流體力學(xué)泵與風(fēng)機6孔口、管嘴出流和氣體射流(編輯修改稿)
2025-01-04 04:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 流量增大至少 32%。 為什么會出現(xiàn)在上述管嘴出流流量較大的情況呢？下面來進行一下分析。 仍以通過管嘴中心水平面為基準(zhǔn)面，列出收縮斷面 cc與出口斷面 BB的能量方程式： 管嘴出流 2200 ???gHAgHA孔嘴孔嘴??wBBBccc hgvpgvp ????2222 ????26 則 式中 ζm—— 是對應(yīng)于擴大后流速水頭的局部阻力系數(shù)，根據(jù)第 4章第 7節(jié)的結(jié)論， ， Ac是收縮斷面面積， A是管嘴的斷面面積。而 ，所以 。在上述能量方程式中， pB= pa，αc=αB=，所以 wBBcccB hgvgvpp ????2222 ????gvdh Bw 2)L 2m ?? ???? （管嘴內(nèi)沿程損失突然擴大局部損失2)1( ??cm AA??1?cAA2)11( ?? ?? mBBcc vvAAv?1?? 管嘴出流 27 則能量方程可以寫為 從（ ）式中可得 ，因此 當(dāng) ε=， λ=， ， φ=，代入上式，得 gvdlgvgvgvpp BBBBca22)11(221 222222 ????? ??????gvdlpp Bca2])11(11[ 222 ???? ??????0222 HgvB ??0222 ])11(11[ Hdlpp ca ????? ??????3?dl Hpp ca ???（ 式 ） 管嘴出流 28 式（ ）即為圓柱形外管嘴在收縮斷面產(chǎn)生真空度的數(shù)學(xué)表達式。該式表明圓柱形外管嘴在收縮斷面出現(xiàn)的真空度，可以達到管嘴作用水頭的 ，而且H0愈大，收縮斷面上的真空值亦愈大，其效果相當(dāng)于把管嘴的作用水頭增大了 75％，所以盡管管嘴出流的阻力要大于孔口出流，但管嘴出流的流量要比孔口出流大得多，因此管嘴出流在工程上應(yīng)用較廣。 但是要注意，管嘴收縮斷面上的真空值是有一定限制的，當(dāng)真空值達到 ～ ，常溫下的水就會發(fā)生汽化而不斷產(chǎn)生氣泡，破壞了連續(xù)流動，同時在較大的氣壓差作用下，空氣從管嘴出口被吸如真空區(qū)，使收縮斷面真空遭到破壞，此時管嘴已不能保持滿管出流。 管嘴出流 29 因此要保持管嘴的正常出流，收縮斷面的真空值必須要控制在 7mH20以下，所以圓柱形外管嘴的作用水頭 這是管嘴正常工作的條件之一。 另外管嘴的長度也有一定要求，長度大阻力也相應(yīng)增大，這會使出流量減少。但太短，水流收縮后來不及擴大到滿管出流，收縮斷面就不能被封閉在管嘴中形成真空，因此一般取管嘴長度為 L=(3～ 4)d，這是外管嘴能夠正常工作的另一個條件。 mH2O 70 ??H 管嘴出流 30 除了圓柱形外管嘴之外，工程中還用到一些其他類型的管嘴，對于這些管嘴的出流，其流速、流量的計算公式與圓柱形外管嘴形式是相同的，但流速系數(shù)、流量系數(shù)各不相同。下面介紹幾種工程上常用的管嘴。 (1) 流線形管嘴 如 圖 (a)，這種管嘴的外形符合流線形狀，因此水頭損失較小，其流速系數(shù)和流量系數(shù)φ=μ=~，它適用于要求流量大而水頭損失小，出口斷面上速度分布均勻的場合。 其他形式的管嘴 管嘴出流 31 (2) 收縮圓錐形管嘴 如 圖 (b)，其外形呈圓錐收縮狀，這種管嘴可以得到高速而密集的射流。其流量系數(shù)和流速系數(shù)與圓錐收縮角口有關(guān)，當(dāng) θ=32176。 24′時，φ=， μ=，達到最大值。適用于要求加大噴射速度的場合。如消防水槍、水力噴沙管、射流泵等。 (3) 擴大圓錐形管嘴 如 圖 (c)，其外形呈圓錐擴張狀，這種管嘴可以得到分散而流速小的射流。其流速系數(shù)與流量系數(shù)與圓錐擴張角 θ有關(guān)，當(dāng) θ=5176。 ~7176。 時，φ=μ=~。它適用于把部分動能轉(zhuǎn)化為壓能，加大流量的場合。如引射器的擴壓管、水輪機的尾水管、擴散形送風(fēng)口等。 管嘴出流 32 【 例題 】 水從封閉的容器中經(jīng)管嘴流入敞口水池中，如 圖 ，已知管嘴的直徑 10cm，容器與水池中水面高差 h=2m，封閉容器液面相對壓強為 ，試求流經(jīng)管嘴的流量是多少？ 圖 各種常用管嘴 圖 管嘴計算例題 管嘴出流 33 流體經(jīng)孔口或管嘴流出，流人另一部分流體介質(zhì)中的流動現(xiàn)象，稱為射流。 在供熱通風(fēng)與空調(diào)工程中，對所遇射流可進行如下簡單分類。 依照射流的流體種類，有氣體射流和液體射流。 按射流與射流流入空間的流體是否同相，有淹沒射流和自由射流。 按照出流空間大小、對射流的流動是否有影響，有無限空間射流和有限空間射流。當(dāng)流動空間很大，射流基本不受周圍固體邊壁的影響，稱為無限空間射流。 無限空間淹沒紊流射流 34 按照噴口形狀，又可分為圓射流、矩形射流和條縫射流。圓形射流是軸對稱射流。如矩形噴口的長短邊之比（ a： b）不超過 3： 1時，矩形射流能夠迅速發(fā)展為圓形射流，只需要根據(jù)當(dāng)量直徑，就可采用圓形射流公式進行計算。當(dāng)矩形噴口長短邊之比超過 10： 1時，就屬于條縫射流，條縫射流又稱為平面射流。 按照射流的流態(tài)，有層流射流和紊流射流。氣體淹沒射流的流態(tài)一般都是紊流，層流射流幾乎是不存在的。 無限空間淹沒紊流射流 35 本節(jié)討論無限空間氣體紊流淹沒射流，簡稱氣體紊流射流。這里需要指出的是，射流與周圍氣體溫度相同。本節(jié)主要研究氣體紊流射流的運動規(guī)律。 射流的形成與結(jié)構(gòu) 現(xiàn)以無限空間中圓形斷面紊流射流為例，分析射流的運動情況。 圖 射流的結(jié)構(gòu) 當(dāng)氣體從孔口或管嘴以一定的流速噴出后，由于射流為紊流流態(tài)，紊流的橫向脈動造成射流與周圍氣體發(fā)生動量交換，從而把相鄰的靜止流體卷吸到射流中來，兩者一起向前運動，于是射流的過流斷面沿程不斷擴大，流量不斷增加。 氣體紊流射流的基本特性 無限空間淹沒紊流射流 36 圖 射流的結(jié)構(gòu) 無限空間淹沒紊流射流 37 射流的動量交換和卷吸作用是從外向內(nèi)逐漸發(fā)展的，在距噴口斷面距離較短的范圍內(nèi)，射流中心的氣體還沒來得及與周圍氣體相互作用，仍保持原噴口流速的區(qū)域，稱為射流核心，如 圖 AOD部分。而射流核心以外的區(qū)域流
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1