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液体流经小孔的流量-压力特性分析

2023-06-18 理论教育版权反馈

【摘要】：薄壁小孔图1.16 表示液流经过管道的一个薄壁小孔,小孔直径为d。由薄壁小孔流量公式可知,流经薄壁小孔的流量q 与小孔前后压差Δp 的1/2 次方成正比,同时油液流经薄壁小孔时,摩擦阻力作用很小,流量受黏度的影响很小,因而油温变化对流量的影响也很小,此外,薄壁小孔不易堵塞。细长小孔流经细长小孔的液流,由于黏性而流动不畅,故多为层流。

小孔可分为3 种:当小孔的长径比l/d≤0.5 时,称为薄壁小孔;当l/d>4 时,称为细长小孔;当0.5<l/d≤4 时称为短孔。

(1)薄壁小孔

图1.16 表示液流经过管道的一个薄壁小孔,小孔直径为d。当液流从截面1-1 流到薄壁小孔时,液流发生收缩,经过小孔后液流继续收缩,在离小孔很近的截面2-2,液流面积达到最小,这一截面称为收缩截面A2,A2 与小孔截面面积A 之比称为断面收缩系数Cc,即Cc=A2/A。

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图1.16　液体在薄壁小孔中的流动

由此得薄壁小孔的流量公式为:

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式中,Cd 为流量系数(Cd=Cv·Cc),其数值由实验确定。当D/d≥7 时,可取Cd=0.62,当D/d<7 时,取Cd=0.7 ~0.8。

由薄壁小孔流量公式(1.31)可知,流经薄壁小孔的流量q 与小孔前后压差Δp 的1/2 次方成正比,同时油液流经薄壁小孔时,摩擦阻力作用很小,流量受黏度的影响很小,因而油温变化对流量的影响也很小,此外,薄壁小孔不易堵塞。所以在液压技术中,常用这类小孔作为节流装置。

(2)细长小孔

流经细长小孔的液流,由于黏性而流动不畅,故多为层流。利用沿程压力损失公式Δp= pagenumber_ebook=32,pagenumber_book=26 代入,即得细长小孔的流量公式:

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由上式可知,流经细长小孔的流量受温度(黏度)、孔长度、孔口尺寸的影响很大,且与压力差成正比,所以通过的流量很不稳定,它只局限于作限压器或用于流量调节精度要求低的场合。

(3)短孔

短孔介于薄壁小孔与细长小孔之间,又称厚壁孔。液流经过短孔时,不仅有收缩扩大的能量损失,还有沿程能量损失,其流量计算可采用下列公式:

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式中,C′为短孔流量系数(无量纲),其数值由实验确定,一般取C′=0.82。

短孔的流量-压力特性介于细长孔与薄壁小孔之间,常用作某些固定节流器的小孔。