该问题模型可视为恒压或恒容容器中的气体通过孔口流出到大气的情况。
为简化计算,首先假设为恒压容器,压缩空气的压力恒定不变,且温度T=25℃=298.15K
根据理想气体状态方程pV=nRT,有压缩空气密度ρ=pM/RT
其中,压缩空气压力p=8.6bar=0.86MPa,取空气的平均摩尔质量M=29g/mol,普适气体常数R=8.315J/(mol·K)
可以计算出压缩空气密度为ρ=10.06kg/m^3
根据伯努利方程p/ρ+v^2/2+gh=const.,在该问题中简化为△p=p-p0=ρv^2/2,则排气速度v=sqrt(2△p/ρ)
其中大气压力p0=1bar=0.1MPa,可以计算出排气速度v=388.71m/s
最后有每小时流量Q=3600ρvS=3600ρvπd^2/4=398.03m^3
当然,实际过程中的容器多为恒容容器,此时需计算压缩空气压力随时间的变化程度,即有p=p(t),此时还有ρ=ρ(t)。因此需要将有关变量表达为时间t的函数并求导,最后将Q=Q(t)积分即可得到对应时间的流量。