ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы О режиме течения на выходе из смесительной камеры из "Прикладная газовая динамика. Ч.1 " График на рис. 9.15 показывает также, что в звуковом эжекторе существует предельная степень повышения полного давления р11р1 з,ьь, которая достигается при отношении начальных полных давлений По 12 и не возрастает более даже при беспредельном увеличении полного давления эжектирующего газа. Физический смысл этого состоит в следующем. При повышении начального отношения полных давлений газов По увеличивается степень сжатия низконапорного газа, однако одновременно увеличивается и площадь максимального сечения эжектирую-щей струи в сечении запирания. Вследствие этого даже прк весьма малом расходе эжектируемого газа (га 0) необходимо-увеличивать относительную площадь камеры смешения. Перерас-ширение газа повышает потери в струе и потери при смешении и, начиная со значений По = 10—11, сводит на нет увеличени степени сжатия, получающееся вследствие возрастания энергии, эжектирующего газа. [c.525] Следует иметь в виду, что при определении параметров эжектора на режимах, близких к запиранию, и при очень малых значениях коэффициента эжекции (га = 0,01 — 0,05) возможны погрешности, связанные с условностью допущения об отсутствии смешения потоков в начальном участке камеры (до сечения запирания). Незначительное количество эжектируемого газа, подмешиваемое к струе на этом участке, при малых значениях п становится соизмеримым с расходом эжектируемого газа через кольцевую площадь f в сечении запирания. [c.525] В частности, при = О, когда из расчета следует, что п — О, в начальном участке эжектирующей струи будет подсасываться некоторое, хотя и весьма малое, количество газа. Действительно, в некоторых экспериментах при малых значениях а (т. е. при большой длине начального участка) наблюдалось отклонение предельных значений По, соответствующих режиму запирания, от расчетных значений в соответствии с этим увеличиваются по сравнению с данными рис. 9.15 предельно возможные значения степени сжатия Pз/P Однако уже при п 0,05 — 0,1 этот эффект становится слабым, и расчетные данные хорошо согласуются с результатами экспериментов. [c.525] Из расчета эжектора следует, что его параметры определяются несколькими безразмерными величинами, например коэф- фициентом эжекции ге, отношением начальных полных давлений газов По, степенью сжатия эжектируемого газа р р. Характеристику эжектора поэтому рационально строить в виде зависимости между этими безразмерными параметрами. [c.526] Когда скорость эжектируемого потока в сечении запирания достигнет скорости звука, наступает критический режим работы эжектора коэффициент эжекции принимает предельно возможное (для данного отношения полных давлений) значение и не изменяется при дальнейшем снижении давления на выходе из эжектора. [c.527] Первое значение соответствует сверхзвуковому, а второе — дозвуковому режиму течения, причем = l/Ag. Такая же зависимость была получена в 1 гл. III для величин Я до и после прямого скачка уплотнения. Параметры смеси газов, вычисленные по сверхзвуковому и дозвуковому значениям Аз, будут различными. Из аналогии со скачком уплотнения следует, что полное давление при Яз 1 будет большим, а статическое давление — меныпим, чем для Л-з 1. Диффузор, установленный на выходе из камеры, будет работать в различных условиях при А-з 1 и 1. [c.529] Рассмотрим соображения, позволяющие установить, какой из двух возможных режимов течения на выходе из цилиндрической смесительной камеры будет реальным. Очевидно, что если при Ti = оба потока на входе в камеру дозвуковые, то выравнивание скоростей при смешении также приведет только к дозвуковой скорости на выходе из камеры, т. е. Хз 1. Сверхзвуковое решение уравнения (37) в этом случае соответствует физически невозможному скачку разрежения. [c.529] При сверхкритическом отношении давлений в сопле (Xi l) эжектирующий газ в начальном участке камеры движется со сверхзвуковой скоростью. Чтобы на выходе из камеры получить Аз 1, необходимо дозвуковой поток эжектируемого газа (Л,2 1) в процессе смешения также перевести в сверхзвуковой. Необходимые для этого условия можно качественно установить на основании рассмотренных в 4 гл. V закономерностей перехода через скорость звука под влиянием внешних воздействий яа газовый поток. [c.529] Введем условную поверхность раздела, ограничивающую ядро постоянного расхода эжектируюш ей струи. В кольцевом канале вне этой поверхности, очевидно, G = Сг = onst. Взаимодействие потоков можно в этом случае свести к переносу количества движения через поверхность раздела, а течение эжектируемого газа в первом приближении рассматривать как движение одномерного газового потока, на который оказывают влияние внешние воздействия геометрическое — вследствие изменения площади сечения и механическое — связанное с переносом количества движения из эжектирующего потока. [c.529] Согласно этому уравнению, увеличение площади сечения dF 0) и подвод механической энергии (dL 0) качественно одинаковым образом влияют на скорость течения оба эти вида внешнего воздействия вызывают торможение dw 0) дозвукового потока и ускорение сверхзвукового потока. [c.530] Если скорость эжектируемого газа в минимальном сечении дозвуковая (докритические режимы эжектора, Я,2 С1), то при дальнейшем течении скорость потока в камере будет уменьшаться, оставаясь дозвуковой. [c.530] Таким образом, при докритических режимах работы эжектора, несмотря на наличие сверхзвуковой скорости в эжектирую-щей струе, эжектируемый газ в результате смешения не может приобрести сверхзвуковой скорости. Скорость смеси в камере будет дозвуковой, т. е. Яз 1. [c.530] Если скорость эжектируемого газа в сечении запирания равна скорости звука (критические режимы работы эжектора), то увеличение площади сечения приводит к тому, что поток эжектируемого газа становится сверхзвуковым, и скорость его продолжает увеличиваться. В результате переноса механической энергии из сверхзвукового эжектирующего потока в сверхзвуковой эжектируемый первый поток тормозится, второй ускоряется, скорости потоков сравниваются по величине и могут остаться сверхзвуковыми в выходном сечении камеры, если не возникнет скачок уплотнения. Таким образом, сверхзвуковой режим течения смеси становится возможным только при критическом режиме работы эжектора. [c.530] Приведенный выше анализ усложняется, если температуры торможения газов различны, т. е. Q Ф I. В этом случае к рассмотренным двум видам воздействия на эжектируемый поток добавляется существенное тепловое воздействие здесь могут быть получены качественно новые результаты. [c.530] К выводам, полученным выше из качественного рассмотрения упрощенной схемы течения в камере, можно прийти и иным путем, анализируя обычную характеристику эжектора = /( ) представленную на рис. 9.17. Как указывалось, изменение рабочего режима эжектора при снятии такой характеристики достигается изменением статического давления на выходе из эжектора при постоянных условиях на входе. Пологая ветвь характеристики (АВ) соответствует докритическим режимам. Уменьшение противодавления здесь приводит к увеличению коэффициента эжекции, т. 0. к росту скорости эжектируемого газа и разрежения на входе в эжектор. Отсюда можно заключить, что в смесительной камере нет таких сечений, где оба потока (или поток смеси в целом) сверхзвуковые, так как в этом случае передача возмущений вверх по течению невозможна. [c.531] Следовательно, на режимах, соответствующих пологой ветви характеристики, реализуется дозвуковое течение в выходном сечении камеры и Л.з 1. [c.531] При достаточно низком противодавлении на критическом режиме поток смеси может остаться сверхзвуковым и на выходе из диффузора. Это может представлять интерес в тех случаях, когда используется скоростной напор потока смеси или возникающая при истечении реактивная сила полное давление смеси при этом будет значительно выше, чем при 1. Однако в обычных схемах работы эжектора требуется получить возможно большее статическое давление газа на выходе из эжектора. Для этого сверхзвуковой поток, полученный на выходе из камеры смешения при критических режимах работы эжектора, необходимо перевести в дозвуковой. Принципиально здесь возможно применение сверхзвукового диффузора, где торможение будет происходить без скачков или в системе скачков с небольшими потерями. Обычно, однако, в эжекторах применяются конические диффузоры дозвукового типа, в которых сверхзвуковой поток тормозится с образованием скачка уплотнения. Если считать скачок уплотнения прямым, то легко видеть, что минимальные потери полного давления в нем будут тогда, когда скачок располагается непосредственно перед входным сечением диффузора, т. е. возникает в сверхзвуковом потоке с приведенной скоростью Я,з. [c.532] За скачком приведенная скорость потока в этом случае будет равна 1Дз 1, что соответствует дозвуковому решению уравнения (37) 3. Точно так же значения полного и статического давлений за скачком — на входе в диффузор — в этом случае получаются такими, как при дозвуковом режиме течения смеси для заданных начальных параметров газа. [c.532] Вернуться к основной статье