ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Истечение газа сквозь сопло из "Механика жидкости и газа Издание3 " В качестве первого примера приложения выведенных формул рассмотрим задачу об изэнтропическом истечении газа из резервуара (котла) очень большой вместимости. [c.140] НОЙ горизонтальной прямой, а не пунктирной спадающей кривой, как это следовало бы по формуле (14). [c.141] Сшах = 0,38Л прир -ро. [c.141] Явление истечения газа в камеру с заданным противодавлением происходит иначе, если сопло имеет как начальную суживающуюся (конфузорную), так и выходную расширяющуюся (диффузорную) части. В этом случае скорость газа, достигнув своего критического значения в сечении, отделяющем кон( )узорпую часть от диффузорной, при дальнейшем расширении газа в диффузорной части сопла может стать сверхзвуковой. Такого рода сопла называют соплами Лаваля по имени шведского инженера Лаваля, впервые применившего их в качестве сопел для паровых турбин. [c.141] Рассмотрим одномерное адиабатическое и изэнтропическое течение газа в сопле Лаваля. Ход изменений площади А вдоль оси сопла задан верхней кривой на рис. 25, а, соответствующее изменение числа М — на кривых рис. 25, б и, наконец, кривые давления, отнесенного к критическому его значению, — в нижней части графика рис. 25, в. [c.142] Кривые хода М и р/р построены по ранее выведенным формулам изэнтропического течения. [c.142] По заданному отношению Л/Л на выходе из сопла Лаваля найдем, пользуясь (6) или правой восходящей ветвью кривой на графике рис. 23, выходное М 1 и, подставив его в правую часть первого равенства (7), определим расчетное значение отношения давления на выходе р к критическому давлению р Если лротиводавление в камере подобрать равным этому расчетному давлению р, то сопло Лаваля будет работать на расчетном сверхзвуковом режиме, скорость на выходе будет превышать скорость звука и равна гг = М а. [c.142] При том же значении Л/Л , но пользуясь левой нисходящей ветвью кривой на рис. 23, определим значение М 1 на выходе из сопла и соответствующее ему по первому равенству (7) отношение р /р. Выбирая противодавление большим или равным р , получим различные дозвуковые режимы истечения из выходного сечения сопла. [c.142] При этом, согласно (21), Тщи = 1. в табл. 4 дано сравнение числа М, /- и Ух для воздуха к= 1,4). [c.143] Все сказанное о движении газа в соплах справедливо для идеального газа, лишенного внутреннего трения, и в случае полной адиа-батичности процесса, т. е. отсутствия притока или отвода тепла в сопле. На самом деле явление движения газа в сопле неизмеримо сложнее. [c.144] Во-первых, дал е и для идеального газа движение в сопле не однО мерно, а представляет на самом деле сложное до- и сверхзвуковое пространственное течение. [c.144] Во-вторых, частицы газа, движущиеся около стенок сопла, из-за наличия трения имеют меньшге скорости, чем частицы, удаленные от стенок образующийся вблизи- стенок сопла пограничный слой, утолщаете вниз по потоку, а иногда даже отрывается от стенок, искажая тем самым всю картину течения и делая невозможным применение гидравлической схемы одномерного потока. Возникающие в потоке поверхности разрыва — скачки уплотнения — вызывают появление отрывов пограничного слоя и, наоборот, пограничный слой стимулирует зарождение скачков уплотнение. Это взаимное влияние вязкости и сжимаемости газа также искажает одномерность и изэнтропичность течения газа. [c.144] наконец, в-третьих, существенной причиной нарушения адиабатичности потока является теплопередача через стенки сопла, что также сильно усложняет явление. [c.144] Рассчитанное по приближенной теории сопло может не дать желательного увеличения числа М на выходе, и только опытной проверкой можно добиться искомого результата. Отметим еще, что в сопле за счет неиззнтропичности движения газа возникают дополнительные потери механической энергии. Коэффициент полезного действия сопла при этом падает, что для непрерывно действующих установок большой мощности недопустимо. [c.144] При проведении расчетов одномерных газовых потоков часто бывает полезно сравнивать термодинамические текуп ие характеристики газа в любой точке потока с некоторыми стандартными, соответствующими адиабатически эквивалентным состояниям газа. За такие состояния в большинстве случаев выбирают два покой газа и его критическое состояние, т. е. движение с местной скоростью звука. Эти состояния можно всегда себе представить осуществленными при помощи некоторого одномерного адиабатического движения в канале. [c.144] Если движение дозвуковое, то оно приводится к покою при помощи расширяющегося канала — дозвукового диффузора, служащего для превращения кинетической энергии потока в давление. Такой процесс носит наименование восстановления давления. Чем больше степень восстановления давления, тем выше к. п. д. диффузора. В идеальном адиабатическом движении может произойти полное восстановление давления до значения ра, величина которого определяется известной уже нам адиабатической и изэнчропической формулой (74) гл. П1. Наоборот, при помощи сужающегося канала — конфузора — можно довести дозвуковой поток до звукового в выходном критическом сечении канала. [c.144] Вернуться к основной статье