Расход газа сверхзвуковом сопле

На основании анализа (10.28) можно сделать вывод о том, что для получения сверхзвуковой скорости потока сопло должно быть комбинированным, т. е. состоять из двух частей первая часть — суживающаяся, вторая—расширяющаяся. Комбинированное сопло также называют соплом Лаваля по имени автора—шведского инженера К. Г. Лаваля (1845—1913). Максимальный расход газа через сопло Лаваля определяется поперечным сечением горловины — самой узкой части сопла в месте перехода суживающейся части в расширяющуюся, т. е. по формуле ( 0.26). [c.111]

Выведем в заключение формулу для расчета секундного расхода газа в сверхзвуковом сопле. Удобно находить расход газа по критическому сечению сопла [c.148]

Итак, расход газа через сверхзвуковое сопло зависит только от состояния газа в камере перед соплом. Для воздуха (/с = 1,4, R = 287,3) имеем следующую упрощенную формулу расхода [c.148]

По формулам (8) определяют размер критического сечения сверхзвукового сопла для заданного расхода и известного состояния газа перед соплом. [c.148]

Формулу (10) можно использовать и для определения расхода газа в сверхзвуковом сопле на расчетном режиме истечения, [c.149]

Геометрическое сопло, т. е. известное сопло Лаваля, представляет собой канал, в котором только за счет придания ему соответствующей формы можно осуществить переход от дозвуковой скорости к сверхзвуковой. В этом частном случае чисто геометрического воздействия на поток dF Ф Q) отсутствуют прочие воздействия, т. е. не меняется расход газа (dG = Q), нет обмена теплом и работой с внешней средой (й вар = 0, dL.= 0) и нет трения. (dL,p = 0). - [c.203]

Дальнейшее увеличение объемного расхода на выходе из трубы (в эксгаустере) не сопровождается ростом массового расхода в горле сопла, однако приводит к появлению сверхзвуковой зоны за горлом сопла, завершаемой скачком уплотнения (рис. 8.60, а) в последнем полное давление и плотность заторможенного газа уменьшаются, вызывая относительный рост объемного расхода в диффузоре трубы, горло которого (г. д.) поэтому должно иметь площадь большую, чем горло [c.488]

Из формулы (44) вытекает следующее практически важное правило, справедливое не только для звуковых, но и для сверхзвуковых эжекторов для получения большего значения полного давления смеси на выходе из эжектора следует, сколько возможно, уменьшать относительную площадь камеры смешения, т. в. увеличивать а. При сверхкритическом отношении давлений в сопле эжектирующего газа наименьшая возможная площадь сечения смесительной камеры соответствует разгону эжектируемо-го потока в сечении запирания до скорости звука, т. е. критическому режиму работы эжектора. Таким образом, согласно изложенному правилу критический режим работы эжектора оказывается наивыгоднейшим, что соответствует данным расчетов и экспериментов. Следует, однако, учитывать, что чем меньше площадь смесительной камеры, тем больше при данных расходах газов скорость на входе в диффузор, т, е. больше потери в диффузоре. [c.547]

Рассчитайте параметры газа [к = ,,/ v = 1,2 R = 333 Дж/(кг-К)1, истекающего из резервуара (ро = 40,18- Па = 3000 К) через сверхзвуковое сопло, и постройте графики изменения давления, температуры, плотности, скорости звука, скорости течения газа и числа М по длине сопла, а также определите секундный весовой расход газа и режим работы сопла. Движение газа изэнтропическое. Давление в среде, куда происходит истечение, р = 40,18- 10 Па. Размеры сопла приведены ниже [c.79]

Для получения сверхзвуковой скорости используют сопло Лаваля, которое состоит из суживающейся и расширяющейся частей (рис. 11.2). Изэнтропическое течение газа через сопло Лаваля рассчитывают по формулам (11.6)-(11.9). Если в наименьшем сечении сопла скорость течения газа равна скорости звука, то массовый расход определяют по формуле (11.14), где если же скорость в этом сечении [c.171]

Для течения без сопротивлений = й и = а В этом случае критическое давление соответствует ми нимальному сечению сопла. При наличии трения крити ческое сечение смещается в расширяющуюся часть сопла С достаточной точностью максимальный расход газа в слу чае сверхзвукового истечения при заданных постоянных значениях величин и Т , определяется следующим выражением [c.124]

Предварительный расчет сверхзвуковых сопл проводится ио уравнению неразрывности, причем должны быть заданы параметры газа перед соплом ро, То, расход массы /и, и скорость газа в выходном сечении Я или Мь Размеры критического сечения без учета пограничного слоя определяются по формуле (8.5) [c.228]

При некотором давлении среды pim скачок входит в минимальное сечение сопла и здесь исчезает (рис. 8.16, зона IV). В этом сечении параметры потока критические, но перехода в сверхзвуковую область не происходит. Линия ОЕ является границей между дозвуковыми и сверхзвуковыми режимами сопла. При Ра>Р т скорости во всех точках сопла дозвуковые и сопло переходит в четвертую группу режимов. Для этой группы характерны последовательное расширение потока в суживающейся части и сжатие в расширяющейся части сопла. Минимум давления достигается вблизи минимального сечения. Известно, что таков характер распределения давлений в трубах Вентури, применяемых для измерения расхода газа. [c.236]

С уменьшением характерного отношения давлений по сравнению со значением 0=0 область внезапного расширения струн, вытекающей из сужающегося сопла, возрастает, и при 0 = 0тш струя заполняет все сечение камеры смешения (рис. 9, и). Расход газа через сверхзвуковое сопло становится при этом равным нулю. При дальнейшем уменьшении 0 процесс эжектирования невозможен. [c.202]

Во втором случае приведенная скорость газа в критическом сечении сверхзвукового сопла равна единице (Я, р = 1), течение же в расширяющейся части сопла является дозвуковым. Скорость газа на срезе суживающегося сопла равна скорости звука (Х1 = 1), а статическое давление выше статического давления в дозвуковой струе, вытекающей из расширяющегося сопла (р1>р[). На начальном участке камеры смешения происходит внезапное расширение звуковой струи и поджатие дозвуковой. Этот случай реализуется при подводе высоконапорного газа через суживающееся сопло (а<1). Дроссельная характеристика имеет при этом вид, изображенный на рис. 5, д. С ростом противодавления, против значения, соответствующего точке 4 характеристики, начинает уменьшаться расход газа, текущего через сверхзвуковое сопло, в связи с чем коэффициент эжекции увеличивается. Это продолжается до тех пор, пока статические давления на срезе обоих сопел не станут одинаковыми (р[=р1). При дальнейшем увеличении противодавления начинают уменьшаться расходы обоих газов, однако ввиду того, что р] <р , величина О падает медленнее и коэффициент эжекции продолжает возрастать. [c.207]

При сверхзвуковом истечении через сопло Лаваля расход газа равен критическому. Давление газа в выходном сечении может отличаться от р в ту или иную сторону. Покажем, что при отклонении площади выходного сечения сопла от расчетного значения тяга сопла падает. Действительно, если уменьшить площадь выхода (рис. 1.3.11), то для создания тяги не будет использоваться участок сопла, где р > р если же увеличить площадь выхода, то на участке сопла, где площадь больше газ будет продолжать ускоряться, так что давление в нем станет ниже р и тяга тоже уменьшится. [c.66]

Расход газа через сверхзвуковое сопло определяется давлением р и температурой 7],ех газа в форкамере и размером критического сечения сопла сг [c.137]

Первая группа режимов (зона /) характеризуется пониженными давлениями среды еа<еь В выходном сечении сопла устанавливается расчетное давление pi, так как ро, Тс и расход газа через сопло не меняются. Параметры течения изменяются только за соплом в свободной сверхзвуковой струе. Б угловых точках Л и Л1 на рис. 8.17,а давление меняется от pi до Ра- Линии тока в точках Л и Л] отклоняются на угол 5 в связи с возникновением в этих точках волн разрежения АС, Ai и АВ, A Bi. Вдоль прямолинейных характеристик давление не меняется. Следовательно, в областях 2 устанавливаются постоянные скорость и давление ра. Волны разрежения ADiE- A и AiDEAi вы- [c.233]

При перепадах давления а, ббльших некоторого максимального значения з ах, между сечениями 1—2 происходит внезапное расширение сверхзвуковой струи, вытекающей из сопла № 1, причем она заполняет все сечение камеры смешения (см. фиг. 62, а). Расход газа через сопло № 2 при этом равен нулю (Х, = 0, Л—О). С уменьшением о такая картина течения сохраняется вплоть до з = [c.177]

Поэтому при оценке влияния угла сужения дозвуковой части на интегральные характеристики сверхзвуковых сопел важно выбрать для сравнения не только форму выражения тяговой эффективности сопла, но и способ сравнения самих сопел [64]. Сравнение характеристик сопел можно проводить либо при одинаковой геометрии сопел [27], либо при одинаковых расходах газа через сопла. При этом параметры газа и абсолютные плогцади выходного сечения считаются одинаковыми для сравниваемых сопел (к = к 2, = 0с2 Рос1=Рос2 с1 = с2) отличие сравниваемых сопел проявляется в отличии или равенстве геометрических плогцадей критического сечения. [c.113]

Больший практический интерес представляет другой случай изменения приведенной скорости А,а, когда секундный расход и начальные параметры газа сохраняются постоянными. Это условие может быть реализовано, если при постоянной площади критического сечения сверхзвукового сопла Fkp изменять площадь выходного сечения Fa. Характер зависимости тяги от величины Яа в этом случае позволит определить рациональную степень расширения сопла для двигателя с заданными параметрами и расходом газа. Уравнения (122) и (121) не вполне удобны для такого расчета, так как содержат две переменные величины Яа и Fa. Поэтому преобрэзувм уравнение (121), заменив в нем величину Fa С ПОМОЩЬЮ выражения расхода (109) [c.247]

Для расчета реактивной силы, кроме расхода газа, нужно знать давление на срезе и скорость истечения, которые зависят от потерь как в дозвуковой, так и в сверхзвуковой части сопла. Выше предполагалось, что потери распределяются равномерно по сечению сопла, однако истинная картина течения газа внутри сопла не отвечает этому простейшему предположению. При большой кривизне стенок в области горловины сопла возможен местный отрыв пограничного слоя от стенок, кроме того, в начале расширяюЕцейся части сопла некоторые линии тока сверхзвукового течения сужаются, что приводит к образованию местных косых скачков уплотнения. [c.433]

Возникает вопрос, на какое отношение давлений должно быть рассчитано сверхзвуковое сопло, чтобы полное давление смеси газов было наивысшим Это можно установить исходя из того, что при оптпмальном сопле площадь эжектируюш ей струи в сечении запирания будет наименьшей для заданного расхода и начальных параметров газов. Из теоретических и экспериментальных исследований нерасчетных сверхзвуковых струй известно, что максимальная площадь первой бочки струи будет тем меньше, чем меньше избыточное статическое давление на срезе сопла, т. е. чем меньше степень нерасчетности. Поскольку максимальная площадь первой бочки свободной струи всегда больше площади выходного сечения идеального сопла Лаваля, то естественным был бы вывод о том, что площадь струи в сечении запирания будет наименьшей, если степень расширения сверхзвукового сопла эжектирующего газа будет соответствовать располагаемому отношению давлений [c.537]

Расчеты, однако, показывают, что наивыгоднейшие параметры эжектора получаются при степени расширения сопла, заметно меньшей расчетного значения. На рис. 9.20, 9.21 приведены расчетные кривые Ю. Н. Васильева, показывающие изменение полного давления смеси газов (Яз < 1) в зависимости от выбранной величины приведенной скорости эжектирующего газа в выходном сечении сопла при постоянных значениях коэффициента эжекции и отношения полных давлений газов. Кривые п = onst соответствуют, таким образом, эжекторам с одинаковыми начальными параметрами и расходами газов, но с различной степенью расширения сверхзвукового сопла эжектирующего газа. Значение 1=Хр1 соответствует расчетному сверхзвуковому соплу (для По = 10, Яр1 = 1,85 для По = 50, Кх = 2,09). [c.537]

Одна из современных конструкций газодинамического органа управления основана на принципе изменения направления вектора силы тяги основного двигателя путем впрыска жидкости или вдува газа в сопло (рис. 1.9.11,е). Механизм возникновения управляющего усилия состоит в следующем. Поток жидкости или газа, подводимый в сверхзвуковую часть сопла через отверстие 1, взаимодействует со сверхзвуковым потоком газообразных продуктов сгорания топлива и, отклоняясь, от первоначального направления, течет в область 2. При обтекании основным потоком этой области образуется скачок уплотнения 3, за которым происходит поворот потока и, как следствие, повышение давления. В результате возникает управляющее усилие Рр. Изменяя расход жидкости, впрыскиваемой в сопло,можно регулировать величину управляющей силы.Впрыск жидкости через различные отверстия, расположенные по окружности поперечного сечения сопла, позволяет обеспечить необходимое направление этой силы. Особенность рассматриваемого рулевого устройства состоит в том, что возникновение управляющего усилия практически происходит без уменьшения тяги основного двигателя. Объясняется это тем, что снижение тяги вследствие потери механической энергии потока газа при переходе через скачок уплотнения компенсируется ее возрастанием благодаря увеличению массы истекающих газов. Более того, тягу можно несколько увеличить, если в качестве впрыскиваемой жидкости применить окислитель, который, вступая в химическую реакцию с недогоревшим топливом, увеличит полноту сгорания. Достоинством рулевого устройства является отсутствие в нем дополнительных подвижных элементов двигателя или сопла,, что упрощает конструкцию и делает его более надежным в эксплуатации. [c.86]

Рассмотрим эжектор, в котором происходит смешение газовых струй совершенного газа. С ростом отношения давлений торможения Р р, а также при снижении противодавления на выходе из диффузора в сечении 54 (см. рис. 52) скорость газов на входе в камеру увеличивается. При определенных соотношениях указанных параметров скорость высоконапорного (эжектиру-ющего) газа, если сопло суживающееся, становится звуковой, = 1, или, если в эжекторе для этого газа применено сопло Лаваля, сверхзвуковой, когда = А,расч > 1, где .расч — расчетное значение коэффициента скорости на срезе сопла. Дальнейшее повышение ррр или Рй/Р4, где р — давление покоящегося газа далеко перед соплом, не может изменить этой величины При некотором значении р /р в горле сопла достигается скорость звука и, начиная с этого момента, расход в эжектирующей струе становится критическим. В этом случае статические давления на входе в эжектирующей и эжектируе-мой струе могут быть различными и в соответствии с этим коэффициент скорости Х можно задавать, вообще говоря, произвольно. Из экспериментов, однако, известно, что существует [c.118]

Если отношение давлений pJPi < Р р. то истечение в расширяющейся части сопла будет сверхзвуковым, т. е. скорость перемещения частиц газа будет больше скорости распространения звука. В расширяющейся части сопла скорость истечения газа увеличится, но расход газа не изменится. [c.73]

В последние годы интенсивно изучаются закрученные потоки в осесимметричных каналах переменного сечения (сопла, диффузоры и т. д.). Впервые эта задача возникла при изучении вопроса о влиянии закрутки на характеристики сопел. Было обнаружено [65], что при определенных условиях закрутка потока может служить средством регулирования расхода газа через сверхзвуковое сопло. Поскольку расходные характеристики канала неразрывно связаны с локальными Ч1араметрами потока, то вопрос о распределении скоростей в соплах и каналах переменного сечения при течении с закруткой приобрел самостоятельное значение. [c.106]

Каналы (достаточно короткие), имеющие входную сужающуюся часть и выходную расширяюп уюся— диффузор, называются соплами Лаваля . Если в минимальном сечении сопла Лаваля скорость достигла скорости звука, то в расширяющейся части она может стать больше или меньше скорости звука — в зависимости от величины противодавления. Дозвуковых режимов истечения данного газа из сопла Лаваля, заданных размеров, может быть очень много, в то время как существует только один режим сверхзвукового истечения, осуществляющийся при определенном значении противодавления, равном давлению в выходном сечении сопла. При несоблюдении этого условия в расширяющейся части сопла Лаваля возможны, так называемые скачки уплотнений (когда давление в выходном сечении меньше величины противодавления), сопровождающиеся потерями энергии. Весовой расход газа при сверхзвуковом режиме не может превзойти максимального значения расхода в наименьшем сечении при достижении в этом сечении скорости звука. [c.121]

Одной из важнейших областей применения полученных зависимостей является тепловой расчет сверхзвуковых сопл. При этом уравнение (11-37) следует видои менить в соответствии с результатами гл. 13. Однако основной фактор, оказывающий влияние на теплоотдачу в потоке сжимаемого газа, — изменение плотности внешнего течения вдоль обтекаемой поверхности — уже принят во внимание посредством использования в интегральном уравнении энергии массовой скорости G = u p. Поскольку G представляет собой массовый расход, отнесенный к площади поперечного сечения потока, этот параметр очень удобен при расчете сопл. Так как G имеет максимальное значение в горловине сопла, а St = = alG ), или a=G St, очевидно, и теплоотдача в области горловины максимальна. С ростом числа Рейнольдса вдоль сопла число Стантона согласно уравнению (11-37) падает. Поэтому максимальное значение коэффициента теплоотдачи обычно наблюдается непосредственно перед горловиной сопла. [c.301]

Этот процесс возможен только в случае, когда энергия возбуждения атома Не превосходит энергию ионизации и последующего иона М+. При газодинамическом возбуждении активной среды инверсная заселенность возникает за счет различия времен релаксации уровней в протекающем через сверхзвуковое сопло нагретом газе. В результате генерации тепловая энергия преобразуется в энергию когерентного излучения. Хотя КПД (1 %) и энергосъем (25 Дж/г) для газодинамических лазеров относительно невелики, их энергетическая перспективность определяется возможностью обеспечения значительного расхода газа и удобством непосредственного использования продуктов сгорания различных топлив. Газодинамические лазеры являются самыми мощными лазерами (200 кВт), работающими на колебательно-вращательных переходах молекул (СО2, NgO, СО2, СО). В последние годы все более широкое развитие получают комбинированные способы создания неравновесной среды в газодинамических лазерах. Можно выделить три направления газодинамическое с селективным возбуждением, электро-газодинамическое. При химическом возбуждении инверсия населенностей создается в результате экзотермических химических реакций, в которых образуются возбужденные атомы, молекулы, радикалы. Газовая среда удобна для химического возбуждения тем, что реагенты легко и быстро перемешиваются и легко транспортируются. Химические лазеры интересны тем, что в них происходит прямое преобразование химической энергии в энергию электромагнитного излучения, без необходимости использования электрической энергии. [c.42]

Следует отметить, что потери полного давления в суживающейся части сверхзвукового сопла заданной конфигурации при работе его на расчетном режиме, как это вытекает из приведенных выше соотношений, влияют лишь на расход газа, скорости же в критическом и выходном сечениях сопла от величины не зависят. Наобо- [c.186]

Как и следовало ожидать, влияние закрутки на величину максимальной тяги сопла быстро уменьшается с уменьшением Пя- Так, нри = 0.1 и Пя = 0.1 уменьшение тяги составляет менее 6%, а при Пя = 0.05 - менее 3%. Соответствуюгцее же увеличение илогцади минимального сечения канала согласно формуле (5) составляет при этом для 7 = 1.4 30% и для 7 = 1.33 35%. Таким образом, численные значения функций /с5 и /сз показывают, что в некоторых случаях изменение закрутки потока при входе в сверхзвуковое сопло может служить средством регулирования расхода газа через него. [c.42]

В рамках идеального (невязкого и нетенлонроводного) газа решена задача оптимального профилирования контура сверхзвуковой части тарельчатого сопла. При заданных равномерном звуковом потоке в радиальном критическом сечении сопла, ограничениях на его габариты и внешнем давлении ( противодавлении") построенные контуры реализуют максимум тяги. Начальные звуковые участки оптимальных контуров профилируются из условия обеспечения на них равного единице числа Маха. Изменяя длину начального звукового участка, можно строить сопла разных размеров. Возможности созданных программ демонстрируют примеры тарельчатых сопел, оптимальных при работе в пустоте. Показано, что малые потери тяги получаются при умеренных размерах сопел. В рассчитанных примерах при одинаковых длинах и расходах газа оптимальные тарельчатые сопла обеспечивают большую тягу, чем оптимальные осесимметричные и кольцевые сопла с осевым звуковым потоком. [c.552]

Аналогично рассматривая течение газа на цилиндрическом участке сс100 и в сопле Лаваля ООСО правее сечения 00, можно заключить, что для получения на выходе из цилиндрической трубы той же сверхзвуковой скорости, что и в выходном сечении сопла, необходимо на участке трубы между сечениями 00 и ей обеспечить непрерывное уменьшение секундного расхода газа и его энергии. [c.338]

Максимально возможный расход порошка через сопло Gpmax - такой расход, при котором влияние дисперсной фазы на параметры течения внутри сверхзвукового сопла еще несущественно. Исследования показывают, что этот расход равен примерно (0,2. .. 0,5) расхода газа Ортт (0,2. .. 0,5)0. Расход газа через сверхзвуковое сопло определяется по формуле [c.130]

СОПЛО — канал перемен -ого сечения, в к-ром ироисходит ускорение газа илп Ж1щкости. С. применяются для получения скорости потока заданной величины (в аэродинамич. трубах, реактивных дв-ira-телях, инжекторах, турбинах и т. п.), для измерения и регулирования расхода газа или жпдкост.i (в дроссельных устройствах, регуляторах и т. п.) и др. целей. Скорость газового нотока на выходе из С. может быть дозвуковой V < а, звуковой v = а п сверхзвуковой [c.582]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...