小孔流量计算,需要具体过程,器壁1mm,孔直径2mm,器内空气压力3kg,外部大气压1kg,温度按常温计算,求此孔的气体

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  • 已知:一般采用的空气密度是指在0摄氏度、1标准大气压下的密度p0=1.29kg/mmm;壁孔半径r=1mm;孔与内部交界处气体的速度v0=0;常温T=300K,0摄氏度对应的T0=273K;g=9.8m/ss;内压力F'=3g(N),外压力F=1g(N);1标准大气压对应的P0=1.01*10^5Pa.

    设:孔与外部交界处气体的速度为v,小孔截面积为S,内外压强分别为P'、P,空气的摩尔质量为u,摩尔量为n.

    由理想气体状态方程可列:PV=nRT,而n=m/u;所以,P=[(m/u)/V]RT=(p/u)RT,所以,pT/P=p'*T/P'=p0*T0/P0.

    S=πrr=3.14*10^-6(m^2),P'=F'/S=3*9.8/(3.14*10^-6)=9.36*10^6(Pa),P=F/S=9.8/(3.14*10^-6)=3.13*10^6(Pa).

    p'=p0*T0*P'/P0/T=1.29*273*9.36*10^6/(1.01*10^5)/300=109(kg/mmm),p=p0*T0*P/P0/T=p'/3=36.2(kg/mmm).

    由伯努利方程可列:P'+p'*v0^2/2=P+pvv/2,所以,vv=2(P'-P)/p,v=(2*(9.36-3.13)*10^6/36.2)^0.5=587(m/s).

    气体流量L=pSv=36.2*(3.14*10^-6)*587=0.067(kg/s).