(二)應(yīng)用舉例
【 例6-3-1】 文丘里流量計(jì)
文丘里流量計(jì)是用來測量管道流量的,由收縮段、喉管和擴(kuò)大段三部分組成。它的形狀如圖 6-3-10 所示。使用時(shí),將它連接在管道中,在流量計(jì)上游進(jìn)口斷面 1 - 1 和在收縮管中的漸變流斷面 2 一 2 處各接測壓管(見管上方所示)。設(shè)已知管中為水流,管徑 dl 、 d2 及測壓管水頭差均已知,求流量 q.
【 解 】 任選一基準(zhǔn)面 o- o ,寫出斷面 l - 1 和 2 - 2 的能量方程 〔 不計(jì)水頭損失) :
取 a1 = a 2 = l.0并將上式整理而得:
是一個(gè)只和dl . d2及重力加速度g有關(guān)的固定常數(shù). 式( 6 -3-14 )中沒有計(jì)及水頭損失。實(shí)際流體中存在水頭損失,因而實(shí)際通過的流量必小于理論流量.為修正這一誤差,可用文丘里流量系數(shù)μ值加以修正根據(jù)實(shí)驗(yàn),它的值在 0.95~ 0. 98 之間,則
對于不同直徑的文丘里流量計(jì), k 可以根據(jù)管徑 d1 , d2 預(yù)先算得。量測時(shí)只需讀出△h 就可計(jì)算流量。
如果 1 一 1 , 2 一 2 斷面與水銀壓差計(jì)相連,如圖 6-3-10 中管道下方所示(文丘里管中通過的是水),測得壓差計(jì)液面高差為△,根據(jù)例 6-2-3 得到
試求斷面 2 的壓強(qiáng).
【解】水流由 1 - 1 (水箱表面)流至虹吸管口然后在管道內(nèi)經(jīng) 2 - 2 斷面到 3 - 3 斷面流至大氣中,虹吸管管徑不變, d2 = d3 = 200mm . l - 1 斷面為水箱自由表面,其面積遠(yuǎn)大于管道斷面,故 1 - 1 斷面流速非常小v1 ≈ 0 。為了求出管中流速,可先取 1 - l 和 3 - 3 斷面寫能量方程,此時(shí)基準(zhǔn)面可取為過 3 - 3 的水平面,取 a2 = a3 = 1.0 :
由上可知,虹吸管頂部相對壓強(qiáng)為負(fù)值,即出現(xiàn)真空。若其絕對壓強(qiáng)低于水的汽化壓強(qiáng)時(shí),水將汽化,形成許多氣泡,這種現(xiàn)象稱空化有可能使壁面遭到空蝕,所以應(yīng)控制虹吸管頂高,防止形成過大的真空。
【 例 6-3-3 】 一離心式水泵(圖 6-3-12 )的抽水量 q = 20m3 / h 安裝高度 hs= 5.5m ,吸水管管徑 d = 100mm ,吸水管總的水頭損失 hw = 0. 25m (水柱),試求水泵進(jìn)口處的真空值 pv 。
【 解 】 水流自 1 一 1 斷面向下流至吸水管進(jìn)口,然后沿吸水管流人水泵,我們討論的就是這一段總流。
取水池水面為 1 一 l 斷面,水泵進(jìn)口斷面為 2 一 2 斷面,它們的計(jì)算點(diǎn)分別取在水池的自由液面與管軸上,將基準(zhǔn)面 0 一 0選在水池的自由表面上,因水池面遠(yuǎn)大于管截面,故認(rèn)為 vl = 0 。取 a2 = 1.0 。寫能量方程,方程兩邊 p 按絕對壓強(qiáng)計(jì)算: