Transcript 5.1 不可压缩流体自孔口的流出

第5章 流体的流出
5.1 不可压缩流体自孔口的流出
5.2 液体自容器底部孔口的流出
5.3 可压缩流体自孔口的流出
5.1 不可压缩流体自孔口的流出
⒈ 气体自孔口的流出
1
1
2
 g z1  P1   v1   g z 2  P2   v 22  h 失
2
2
简化条件
① 水平流动：
z1  z 2  0
②
A1  A 2
v1  v 2
③
L   v 22

h失   k    
d 2

v1 0
5.1 不可压缩流体自孔口的流出
伯努利方程可简化为：
2
L

v


2
P1  P2  1  k    
d 2

1
v2 

L
 1/ 1  k   
d
L
1 k   
d

2(P1  P2 )

流出口的形状
速度系数
雷诺数
特点
v 2 P1  P2
m/s
5.1 不可压缩流体自孔口的流出
2(P1  P2 )
qv  v2A2  A2 

m3/s
流出口的形状
A2

A0
qv  A2 
流股收缩系数
雷诺数
2(P1  P2 )m3/s
  

流量系数



L<(3.5~4.0)d
0.98
0.63
0.62
薄壁小孔
L>(3.5~4.0)d
0.82
1.0
0.82
圆柱形管咀
5.1 不可压缩流体自孔口的流出
⒉ 液体自孔口的流出
列1-2截面的伯努利方程或根据
2(P1  P2 )
v2  

P1  P0   gH
v 2   2gH m/s
q v   A 0 2gH m3/s
5.2 液体自容器底部孔口的流出
⒈ 液面高度不变时的流出速度
 g z1  P1   1 
 v12
2
  g z 2  P2   2 
 v 22
2
 h失
① P1  P2  P0
A1  A 2 v1  v 2 v1 0
②
简化条件
③ z1  z 2  H
L   v 22

h失   k    
④
d 2

1
v2
 2gH m/s
L
2  k   
d
L
CD 1/  2  k   
d
流出口的形状
流出系数
雷诺数
5.2 液体自容器底部孔口的流出
⒉ 定量液体的流空时间
液体流过截面为A2的小孔的质量为
dm  v 2 A 2 d  C D 2gHA 2 d
dm   A1 dH
(液面下降dH)
A1
dH
d  

C D A 2 2g H
积分：
： 0，H：H00
H0 s
2A 1


A 2 C D 2g
5.2 液体自容器底部孔口的流出
3.气体自容器开口流出（炉门溢气）
设炉门高为H，宽为B，在高度Z处取薄层dz，
其面积为Bdz
按两气体静力平衡方程，炉内外气体压力差为
P1  P2  2  1 gZ
ρ2
ρ1
P2
P1
O
通过Bdz截面气体的溢出量为
B
H
O
dq v   B 
思考
微正压操作？
2(P1  P2 )
1
dz  B.
2 gZ 2  1 
1
2 gH  2  1  3
2
m /s
q v  BH .
3
1
dz
小
结
一、本课的基本要求
1.掌握不可压缩流体自孔口流出的特点。
2.会计算容器内定量液体的流空时间。
3.会计算炉门的溢气量。
二、本课的重点、难点
重点：不可压缩流体自孔口流出的特点。
难点：不可压缩流体自薄壁孔口和圆柱形管咀流出时的速度、
流量关系。
三、作业
P78 5-13 5-15
思考题：不可压缩流体的流出特征。