ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Переход через скорость звука Сопло Лаваля из "Техническая термодинамика Издание 2 " Если перепад давления pi — р зна чителен, то в наименьшем сечении соп ла скорость течения w достигает скоро сти звука с и дальнейшее течение газг в расширяющейся части сопла проис ходит с ускорением, т. е. имеет местс непрерывный переход скорости течени от звуковых к сверхзвуковым значе ниям. [c.210] Сопло Лаваля находит широкое применение для получения сверхзвуковых потоков газов и паров в паровых и газовых турбинах, в реактивных двигателях и т. д. [c.211] В зависимости от соотношения между начальным давлением газа р и давлением р внешней среды, в которую происходит истечение, т. е. от величины перепада давления, в сопле Лаваля возможны различные режимы течения. [c.211] С уменьшением внешнего давления от значения р скорость истечения газа из сопла возрастает, пока, наконец, не достигнет сверхзвукового значения. [c.211] Режим непрерывного течения, характеризующийся сверхзвуковой скоростью истечения и равенством внешнего давления р и давления рг в выходном сечении сопла, называется расчетным. Если уменьшить внешнее давление р по сравнению с расчетным давлением р2, то характер движения газа внутри сопла не нарушается, однако выходящая из сопла струя газа становится пульсирующей. В отличие от всех других случаев давление газа в выходном сечении сопла при этом не равно внешнему давлению, но больше его и имеет независимо от внешнего давления постоянное значение рг. [c.211] Скачок уплотнения представляет собой необратимый процесс, сопровож-даюшийся увеличением энтропии и вызывающей поэтому дополнительную потерю энергии. Вследствие этого при применении сопел Лаваля стремятся всегда обеспечить расчетный режим нх работы. [c.212] Увеличение энтропии является совершенно обязательным термодинамическим условием возникновения скачка. Из этого условия следует, в частности, что при теплоизолированном течении идеальных газов скачки разрежения, характеризующиеся уменьшением энтропии, возникать не могут. [c.212] При истечении идеальных газов расчет сопла Лаваля может производиться без использования -диаграммы непосредственно из условий р2 = р, = с по заданным значениям р , v , О при помощи уравнения (10-19) для р р и уравнений (10-21) и (10-24) для секундного расхода газа О. [c.213] Далее определяют тем же методом, что и при изоэнтропическом течении, значения Ркр кр кр и рассчитывают но уравнению неразрывности площадь критического, а затем и выходного сечения сопла, 2 и 02. [c.213] например, требуется рассчитать сопло Лаваля для сухого насыщенного водяного пара с начальным давлением Рг = 8 ата, если давление среды, в которую происходит истечение, равно р2 = 0,3 ата, а расход пара через сопло должен составлять 0,5 кг/сек. [c.214] Учтем теперь влияние сопротивлений на истечение пара.. При наличии сопротивлений процесс течения изображается линией АС, пежащей слева от АВ. Предположим, что коэффициепт скорости постоянен вдоль сопла и равен в=0,94. Чтобы найти размеры сопла для заданного расхода пара О == 0,5 кг/сек, определим сечение сопла, в котором давление пара имеет то же значение р , что и в минимальном сечении сопла при истечении без сопротивления (в дальнейшем все величины, относящиеся к течению без трения, будут обозначаться значком и). [c.215] В связи с полученными результатами необходимо сделать следующее замечание. [c.215] Ранее мы убедились, что в суживающихся соплах, плоскость выходного сечения которых перпендикулярна оси сопла, скорость истечения не может быть более скорости звука. Кроме этих так называемы нормальны сопел с прямым срезом, имеются суживающиеся сопла с косым срезом, в которых плоскость выходного сечений не перпендикулярна к оси сопла (фиг. 10-18). [c.215] Течение газа в суживающихся соплах с косым срезом отличается рядом особенностей, которые делают возможным достижение в этих соплах сверхзвуковых скоростей истечения. [c.216] При больших противодавлениях выходящая из сопла струя газа направлена по оси сопла (составляющей с плоскостью среза угол и). В этом случае истечение газа из сопла с косым срезом вполне аналогично истечению из суживающегося сопла с -прямым срезом и, в частности, давление газа в наиболее узком сечении сопла СО равняется наружному давлению. [c.216] При малых противодавлениях направление течения газа в выходной части сопла изменяется газовая струя отклоняется от оси сопла и притом тем сильнее, чем меньше противодавление. В результате этого сечение струи возрастает, давление уменьшается, а скорость истечения соответственно увеличивается, достигая сверхзвуковой величины. Поворот выходящей из сопла струи газа вокруг точки С (вниз) сопряжен с необходимостью выравнивания давлений в струе и окружающей среде, что и достигается путем расширения струи при повороте. [c.216] В остальном расчет сопел с косым срезом при сверхзвуковых скоростях истечения аналогичен расчету сопел Лаваля. [c.216] Вернуться к основной статье