计算通过孔口和吹口的流体流量
考虑从一个有面积的孔口喷出的流体射流一个。在这里,流动的收缩趋势形成了面积的收缩静脉交流在大气压力下,流体的喷射趋向于膨胀。然而,这种膨胀可能取决于夹带的周围流体所提供的阻力。
此外,这里的通道流线明显地相互平行。虽然水射流在空气中的膨胀趋势可能非常大,但它只在空气中的空气射流或水中的水射流中可见。
接触系数可以表示为:
C = ac/a
在收缩静脉,实际速度uc小于理论速度u.
因此,速度系数Cv = uc/u,
另一个叫做流量系数的因素是实际流量的比率ac.uc到理论放电a.u,表示为,
Cd = ac.uc/a。u = Cc×简历-——————————————————————-( 1)
以速度均匀性为主要因素,孔口可以分为许多不同的尺寸和形状。
所有种类的吹口,无论是直吹型还是收敛-发散型,都从根本上具有递增的作用Cd,通过相关的增加简历,充分运行时,允许有限的射流收缩。
吹口和孔的设计主要是为了释放气流和清空容器。通过考虑容器内的基本流体条并确定时间,可以评估排空容器所花费的时间δt释放它。
考虑任意的尖锐容器(见图),让流体的瞬时水平在一个高度h在孔上。假设δh要在高度的水平和高度上有所下降δt,所花费的时间,这段时间内排出的液体体积可表示为:
δ V = a δh,在那里一个=横截面的相关面积。
容器疏散的速度为:
Uc = Cv√2gh
液体在收缩静脉处的流动面积为:
Ac = Cc a
最后,通过孔板的流量可写成:
Q = Cd a√2gh
由式(1)我们可以看出Cd = ac.uc/a。u = Cc×简历,也就是从孔口及时流出的液体量δt应该是
δ V = Q δh
采取δV而且问考虑到并理解了放电时间与流体瞬时高度成反比这一事实,我们写道:
δt = -A δh/Cd a√2gh,
对上式积分得到:
T = 0 T dt = - H1 H2 A dh/ Cd A√2gh
= -√2gh / Cd a H1 H2 a h-1/2 dh
上面的表达式给出了从一个高度排空流体所花费的时间H1到H2。
通过实际实验计算孔口和喷嘴的流量:
罐体和管道中的喷嘴和孔口主要用于将罐体内封闭的空气或流体内容物排放到外部大气中。在这种情况下,有时必须找出排出率或参数,如通过相关喷嘴排空特定容器所需的时间率。
为了实际学习上述关系,可以做以下实验:
过程:
做一个圆孔与锋利的边缘连接到一个空罐的侧壁。注意孔的直径为D。
确定溢流管的位置,以便达到最大高度和启动流量(大约)。
优化流体的流速,以保持罐内的水头H恒定。
现在的流量可以用体积法或重量法测量,后者在流量更小的情况下更准确。
接下来,找出流出装置的气流角的x和z坐标,直到射流开始解体的点。
为了计算排空时间,确定相应的时间间隔T = (t2 - t1)用秒表作相应的下落高度Δh = h1 - h2.
用固定在罐体侧壁圆孔上的喷嘴重复上述步骤。
结果:
根据收集到的数据,制成表格:
流量Q通过体积或重量方法如上所述。
对应于测量x坐标的平均z坐标,并使用以下关系评估z坐标的理论大小:
z = -x2/4H, Cd = Q/a.√2gH
a是孔的面积
收缩系数Cc,可以用静脉收缩面积与孔口面积的比值表示。
计算:
喷嘴的流量系数与孔口的比值,对于最高的入口水头,由λ给出。
按液位排空流体所花费的时间之比ΔH通过喷嘴和孔口,将它们与从上述步骤获得的λ联系起来。
的图表log Q vs log H现在可以画出来进行观察和推断。
参考文献
- 《工程流体力学》,K.L.库马尔著,S.昌德公司出版,新德里,1992年。
- 流体力学教程-http://www.freestudy.co.uk/fluid%20mechanics/t2203.pdf
- Efunda -http://www.efunda.com/formulae/fluids/calc_orifice_flowmeter.cfm