第六章 孔口、管嘴出流及有压管流

孔口、管嘴出流及有压管流的定义、分类及计算

第6章 孔口、管嘴及有压管流

孔口、管嘴出流及有压管流的定义、分类及计算

工程实例

孔口、管嘴出流及有压管流的定义、分类及计算

高压管嘴

喷嘴

孔口、管嘴出流及有压管流的定义、分类及计算

主要内容孔口出流管嘴恒定出流 短管的水力计算 长管的水力计算 离心式水泵及其水力计算

孔口、管嘴出流及有压管流的定义、分类及计算

知识点与难点★本章所用知识点 连续性方程 能量方程 沿程水头损失 局部水头损失 ★重点掌握 孔口、管嘴恒定出流的水力计算 有压管路恒定流动的水力计算 离心式水泵的水力计算

孔口、管嘴出流及有压管流的定义、分类及计算

概述Hd

l

孔口、管嘴出流及有压管流的定义、分类及计算

l 0 d

d H孔口

1010

小孔口 大孔口

d H

l 3 ~ 4 管嘴 d4

l 4 管路 d

l 1000 短管 d

简单管路 复杂管路 枝状管网

l 1000 d

长管

※复杂管路

串联管路 并联管路 管网

环状管网

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孔口的分类及其与管嘴、管流的关系 小孔口出流、大孔口出流(按H/d 是否大于10来判定) 恒定出流、非恒定出流 淹没出流、非淹没出流 薄壁出流、厚壁出流 如果壁厚达到3~4d,孔口就可以称为管嘴，收缩断面将会在 管嘴内形成，而后再扩展成满流流出管嘴。管嘴出流的能量损 失只考虑局部损失。 如果管嘴再长，以致必须考虑沿程损失时就是短管了。

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§6—1 孔口出流液体从孔口以射流 状态流出，流线不能 在孔口处急剧改变方 向，而会在流出孔口 后在孔口附近形成收 缩断面，此断面可视 为处在渐变流段中， 其上压强均匀。O2 0 v0 2g

P116

H

H0 C

Dv0 A

AC C

vC

O

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一 .孔口出流的计算1

计算特点： h f 0H

出流特点：收缩现象1.自由式出流

cd

0

0

cl从 1→C 建立伯努利方程，有

1

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vc2 H 0 0 0 0 0 2g 2g1 vc c 01

c vc2

2 gH 2 gH 1 c 0H0d

c0

式中： 为孔口流速系数，对于小孔口，

0.97l

c

Q Ac vc A 2 gH A 2 gH

Ac A

1

式中： 、 分别为孔口收缩系数和流量系数

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流量系数是流速系数与小 孔口断面收缩系数的乘积

0.60 0.62l1 3a l2 3b

a

AC / A A流束直径为最小的收缩 断面 A孔口面积 Ac A

b

非 完 全 完全收缩 收 l2 缩

l1

0.63 0.64

无收缩

由于边壁的整流作用，它的存在会影响收缩系数，故有完全 收缩与非完全收缩之分，视孔口边缘与容器边壁距离与孔口尺 寸之比的大小而定，大于3则可认为完全收缩。

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2.小孔口淹没式出流 从 1→2 建立伯努利方程，有2 2 vc vc H1 0 0 H 2 0 0 0 se 2g 2g

1H

2

1 vc 0 se

2 g H1 H 2 2 gH1 0 0 se

H1 H2d 0

(与自由式出流公式完全相同)

H H1 H 21 Q Ac vc A 2 gH (与自由式出流公式完全相同)l

2

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3. 大孔口恒定出流 大孔口出流的流量公式形式不变

,只是相应的水头应近似取 为孔口形心处的值，具体的流量系数也与小孔口出流不同。

由于孔口各点的作用水头差 异很大，如果把这种孔口分 成若干个小孔口，对每个小 孔口出流可近似用小孔口出 流公式，然后再把这些小孔 口的流量加起来作为大孔口 的出流流量 Q A 2gH 0H 0大孔口形心的水头

大孔口出流的流量系数，可查表

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4. 孔口非恒定出流 孔口非恒定出流一般应考虑液面高度对孔口出流速度的影响。 然而当孔口面积远小于容器面积时，液体在dt时段内的升降或 压强的变化缓慢，惯性力可忽略不计，此时可把整个变速的流 动过程划分为许多小区间，在每个小区间仍可按恒定流处理。 经孔口流出的液体体积

dV Qdt A 2 ghdt容器内减少的液体体积

dV Fdh

A 2 ghdt FdhFdh dt A 2 g hF

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Fdh dt A 2 g h对上式积分

t

H2

H1

Fdh 2F ( H1 H 2) A 2 g h A 2 g2V H1 Qmax

若H2=0,

2F t A 2 g

Qmax — 开始出流的最大流量 变水头出流的放空时间，等于在起始水头作用 下流出同体积的液体所需时间的两倍。