6.4.2　管嘴的恒定出流

當(dāng)孔口壁厚l=(3～4)d時，或在孔口處外接一長度l=(3～4)d的短管時(見圖6.4-3)，流體經(jīng)其流出稱為管嘴出流。管嘴出流的特點是:當(dāng)流體進(jìn)入管嘴后形成收縮，在收縮斷面C—C處流體與管壁分離，形成旋渦區(qū)，然后又逐漸擴大，在管嘴出口斷面上，流體完全充滿整個斷面。

以通過管嘴中心的水平面為基準(zhǔn)面，從0—0斷面至1—1斷面建立能量方程有

式中h_W為管嘴出流的水頭損失，因較小，可忽略沿程水頭損失，則h_W=。故管嘴出口斷面平均流速

圖6.4-3

流經(jīng)管嘴的流量

式中μ_n=φ_n稱為管嘴流量系數(shù)。

據(jù)實驗資料得圓柱形外管嘴的局部阻力系數(shù)ξ_n=0.5，取動能修正系數(shù)α=1.0，則得μ_n=φ_n==0.82。比較式(6.4-2)和式(6.4-4)可知，在相同直徑d、相同作用水頭H條件下，管嘴出流流量比孔口出流量要大得多。究其原因，是管嘴在收縮斷面C—C處存在真空的作用?？梢宰C明管嘴收縮斷面處的真空度可達(dá)作用水頭的0.75倍，即=0.75H₀，相當(dāng)于把管嘴的作用水頭增大了約75%。作用水頭H₀越大，收縮斷面的真空度就越大。但是當(dāng)真空度達(dá)7m水柱以上時，由于液體會發(fā)生汽化或空氣會自管嘴出口處吸入，從而使真空破壞。因此對圓柱形外管嘴的作用水頭應(yīng)加以限制:H₀≤=9m。

綜上所述，為保證管嘴正常工作，需滿足l=(3～4)d及H₀≤9m兩個條件。

【例6.4-1】圓柱形外管嘴(μ_n=0.82)與同直徑d、同作用水頭H₀下的孔口(μ=0.62)相比較，當(dāng)管嘴流量Q_n=3L/s時，孔口流量Q為多少?

解:由式(6.4-2)和式(6.4-4)得