ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Истечение газов через расширяющееся сопло из "Теплотехника " В технике часто приходится иметь дело с процессами истечения, характеризуемыми большой кинетической энергией рабочего тела, которая используется в различного рода машинах и устройствах (турбинах, об-дувочных аппаратах, эжекторах и др.). Для. расчета этих машин и устройств необходимо знать закономерности процесса истечения рабочего тела и как в этом процессе изменяются параметры его состояния. [c.85] На основании изложенного можно установить, что кинетическая энергия газа при обратимом адиабатном истечении его на диаграмме V—р измеряется площадью, ограниченной кривой изменения состояния газа при истечении, изобарами, проведенными через точки, отображающие состояние газа до и после истечения, и осью ординат. [c.86] Если принять в формуле (8-8) P2=Pi, то величина М обращается в нуль. Это означает, что если давление в сосуде й окружающей его среде одинаково, то газ не будет истекать из сосуда в окружающую среду. [c.87] Величина М также обращается в нуль, если положить Рй=0. [c.87] Построим кривую зависимости М от величины отношения p2lpi (рис. 8-4). Для этого отложим на оси абсцисс значения pi/рг, равные 0 Л /з 4 и 1. [c.87] Отношение давлений рз/рц г ри котором М приобретает максимальное значение, называется критическим и обозначается буквой Ркр. Для двухатомных газов ft=l,4 рцр=0,528. [c.87] Опыт показывает, что по достижении максимального расхода дальнейшее уменьшение отношения p-2lP не приводит к изменению расхода и он остается постоянным. Поэтому действительная кривая зависимости величины расхода М ек от отношения p2lp изображается линией I—а— Ь (см. рис. 8-4). [c.88] Графически на диаграмме v p это можно отобразить следующим образом (рис. 8-5). Если начальному состоянию газа соответствует точка /, состоянию среды, в которую истекает газ,— точка 2, а состоянию газа, соответствующему достижению максимального расхода, — точка а, то заштрихованная на рисунке площадь соответствует потенциальной энергии газа, превращающейся в кинетическую энергию истекающей струи расположенная же под ней площадь 2—2 —а —а соответствует той величине потенциальной энергии газа, которая, как было сказано выше, непроизводительно расходуется на образование вихрей при истечении. Параметры, соответствующие максимальному расходу газа, при котором в сопле устанавливается критическое давление, называют критическими. К ним, помимо р р, относят г нр и Икр, причем, как можно показать на основании данных, известных из физики, критическая скорость Шкр равна скорости распространения звука в истекающей среде (в данном сечении). [c.88] Для практических целей большое значение имеет обеспечение полного теплопадения рабочего тела, т. е. изыскание возможностей дополнительного использования теплопадения рабочего тела после того, как оно расширится на какой-то длине сопла настолько, что параметры состояния его достигнут критических значений. [c.89] Полученное выражение представляет собой уравнение сплошности потока в дифференциальной форме. [c.89] Определим величину dv/v из уравнения адиабаты, а величину dw/w — из уравнения (8-3 ). [c.89] Используя полученные выводы для решения поставленной выше задачи, сопло нужно сконструировать так, чтобы оно сперва сужалось с таким расчетом, чтобы при заданном расходе газа минимальное сечение его соответствовало бы критическому состоянию газа, а затем для обеспечения дальнейшего расширения газа стало бы постепенно увеличиваться. На основании этого принципа шведским инженером Лавалем было построено расширяющееся сопло, названное его именем (рис. 8-6). [c.90] Физически необходимость предварительного сужения и последующего расширения сопла объясняется тем, что до достижения критических параметров скорость газа с понижением давления возрастает быстрее возрастания его удельного объема, вследствие чего поперечное сечение сопла fx—MvJwx должно уменьшаться, а при понижении давления ниже критического скорость движения газа возрастает медленнее возрастания его удельного объема и поэтому сечение должно увеличиваться. [c.90] Для определения ркр служит выражение Pi p/pi = Pnp, из которого Pi p=PkpPi. Величина v должна быть известна из условия задачи. [c.90] Угол а, т. е. угол между образующими конуса, выбирают так, чтобы он во избежание отрыва струи от стенок сопла не превышал 12°. [c.91] Использование энергии рабочего тела в соплах постоянного или постепенно уменьшающегося сечения при условии P2lP i Kv не рационально, в этом случае целесообразно применять сопла Лаваля. [c.91] Изучение процесса истечения газов и паров имеет существенное значение, поскольку он широко используется в тепловых двигателях. [c.91] Вернуться к основной статье