Сверхзвуковые потоки газов и паров

Сопла Лаваля находят широкое применение для получения сверхзвуковых потоков газов и паров в паровых и газовых турбинах, в реактивных двигателях и т. д. [c.314]

Как было показано выше, заставив газ протекать под действием достаточно большого перепада давлений сначала через суживающееся, а затем через расширяющееся сопло, можно осуществить течение с непрерывно возрастающей скоростью и достичь на выходе из сопла скорости истечения, большей скорости звука. Сопло, состоящее из комбинации суживающихся и расширяющихся насадок, называют по имени его изобретателя соплом Лаваля. Сопла Лаваля находят широкое применение для получения сверхзвуковых потоков газов и паров в паровых и газовых турбинах, в реактивных двигателях и т. п. [c.344]

Сопла Лаваля находят широкое применение для получения сверхзвуковых потоков газов и паров в паровых и газовых турбинах, в реактивных двигателях и т. д. В зависимости от соотношения между начальным давлением газа pi и давлением р внешней среды, в которую происходит истечение, т. е. от величины перепада давлений pi—p, в сопле возможны различные режимы течения. [c.280]

Сверхзвуковой режим истечения газа через сопло 216 Сверхзвуковые потоки газов и паров 211 [c.335]

Осуществление гомогенной конденсации пара оказалось возможным после того, как удалось свести к минимуму гетерогенную нуклеацию на примесях, ионах и холодных поверхностях путем быстрого пересыщения пара при адиабатическом расширении газа. Эта идея впервые была реализована в поршневой камере Вильсона, которая, однако, имеет ряд недостатков. Позднее были разработаны новые экспериментальные методики, использующие сверхзвуковой поток газа внутри сходящегося—расходящегося сопла [202, 286, 287] или через сопло из резервуара в вакуум [38—43, 202], а также диффузионную конденсационную камеру [288—290]. [c.97]

Сборник объединяет работы, опубликованные автором в научных журналах в 1957-1998 гг. Предложены вариационные принципы газовой динамики без дополнительных ограничений и магнитной гидродинамики при бесконечной проводимости. Выведены полные системы законов сохранения газовой динамики и электромагнитной динамики совершенного газа. Дано аналитическое решение задач оптимизации формы тел, обтекаемых плоскопараллельным и осесимметричным потоками газа, а также формы сверхзвуковых сопел. Построены точные решения уравнений Навье—Стокса для стационарных течений несжимаемой жидкости, воспроизводящие вихревые кольца, пары колец, образования типа разрушения вихря , цепочки таких образований и др. [c.2]

При адиабатном расширении газа или пара, как это усматривается из графика v = f ) на рис. 15.12, при Р < удельный объем с уменьшением р начинает весьма быстро увеличиваться. Достижение сверхзвуковой скорости объясняется тем, что струя газа или пара, двигаясь в расширяющейся части сопла без отрыва от ограничивающих ее стенок, принудительно расширяется, в связи с чем давление в направлении движения потока уменьшается и делается меньшим критического давления р . Именно благодаря [c.221]

Очевидно, что в обратимом процессе (fi = 0) характер изменения профиля диффузора для влажного пара должен быть таким же, как и в случае изоэнтропийного торможения совершенного газа в дозвуковой области w < а) диффузор должен расширяться торможение же сверхзвукового потока требует уменьшающихся проходных сечений. [c.228]

Следует различать конденсационные скачки в одно-, двух- и многокомпонентных средах. В последнем случае в потоке неконденсирующегося газа (или смеси газов) присутствуют пары конденсирующейся среды. Например, пары воды в сверхзвуковом потоке воздуха при определенных условиях спонтанно конденсируются к потоку воздуха подводится скрытая теплота парообразования и его полная энергия (энтальпия торможения) возрастает. Такие скачки иногда называют тепловым и Ч Скачки конденсации в однокомпонентной среде не вызывают изменения энтальпии торможения. [c.324]

Когда газ вытекает через сопло в вакуум из камеры, в которой поддерживается давление р, и температура Г , то хаотическая тепловая энергия его молекул трансформируется в направленную кинетическую энергию сверхзвукового потока, причем газ охлаждается и превращается в пересыщенный пар, внутри которого могут зарождаться кластеры, содержащие от двух до миллиона атомов [38—42]. Размеры кластеров, а также плотность их потока возрастают с увеличением и уменьшением [38]. В теоретических расчетах обычно предполагают, что газ является идеальным и расширяется через сопло адиабатически, следуя изоэнтропийному закону [c.13]

Комбинацией термического разложения и конденсации является сверхзвуковое истечение газов из камеры, в которой поддерживаются повышенные постоянные давление и температура, через сопло в вакуум. В этом случае тепловая энергия молекул газа переходит в кинетическую энергию сверхзвукового потока, а газ при расширении охлаждается и превращается в пересыщенный пар, в котором могут образоваться кластеры, содержащие от 2 до 10 атомов. [c.403]

Течение между поверхностью тела и ударной волной дозвуковое, но по мере движения вдоль тела поток вновь разгоняется и по прохождении так называемой звуковой линии становится сверхзвуковым. Заметим, что после перехода через скачок в течение газа вдоль поверхности тела редко достигаются первоначальные значения чисел Маха, имевшие место в набегающем гиперзвуковом потоке, однако в отличие от обычных сверхзвуковых течений мы имеем здесь дело с высокотемпературным 28 газом. В этом плане течение за ударной волной близко по своим пара- [c.28]

Независимо от того, имеет ли место дозвуковой режим течения или сверхзвуковой (свободный от скачков уплотнения), развитие процесса обрывается, когда число М достигает значения М = 1. Поток влажного пара, так же как и совершенного газа, может перейти через критическую скорость лишь при условии взаимной компенсации в критическом сечении тепловых и геометрических воздействий. [c.194]

В заключение отметим, что пуск тепловой трубы с высоким давлением пара не представляет специальной задачи. Однако при пуске тепловой трубы с малым начальным давлением пара обычно имеют место высокие скорости пара, во многих случаях звуковые и сверхзвуковые. Это приводит к запиранию потока и большим температурным перепадам вдоль трубы. Сам по себе звуковой предел не мешает пуску. Однако в некоторых случаях потоки с большими скоростями вытягивают жидкость из фитиля, нарушают циркуляцию жидкости и запуск становится невозможным. Даже если труба может нормально работать при расчетных условиях, может оказаться невозможным достичь этого уровня. Наиболее распространенная причина неудачного запуска тепловой трубы — малое начальное давление пара, сопровождаемое низким граничным термическим сопротивлением в конденсаторе. Один из методов обеспечения надежного пуска — введение в трубу небольшого количества неконденсирующегося газа. Газ обеспечивает увеличение граничного термического сопротивления в конденсаторе во время пуска. [c.106]

Паромасляные диффузионные насосы требуют создания предварительного разрежения. Разрез типового диффузионного насоса показан на рис. 112. Корпус насоса охлаждают водой. Нагреватель расположен вне насоса и смонтирован в виде печи сопротивления. Масло испаряется в кипятильнике, поднимается из испарителя по цилиндрическому паропроводу и выбрасывается под давлением от 133,32 до 1333,2 н м (от 1 до 10 рт. ст.) в кольцевые сопла со сверхзвуковой скоростью. В, зазоре между соплами и стенками наружного цилиндра, охлаждаемого водой, струя пара получается в виде диска или усеченного конуса. Попадая на холодные стенки, пары конденсируются, жидкость стекает в испаритель. Относительно малочисленные и легкие молекулы газа при столкновении с тяжелыми молекулами пара, движущимися со сверхзвуковыми скоростями, приобретают столь же большие скорости в направлении потока пара. При ударе о стенку насоса, расположенную всегда под углом к струе, молекулы газа приобретают движение, направленное в сторону предварительного разрежения. В качестве рабочей жидкости применяют ртуть, минеральные и силиконовые масла. Ртуть дороже масла и ее нельзя применять, если детали насоса выполнены из меди или ее сплавов, а также из алюминия. Кроме того, ртуть ядовита. [c.204]

Представленные выше модели для описания состояния пара в дальнейшем использованы для анализа влияния принимаемой модели на расчетные параметры тепловой трубы. Сразу же отметим, что расчетная мощность трубы практически не зависит от принимаемой модели для описания состояния пара. Учет рассматриваемых факторов при описании состояния пара оказывает влияние на изменение рассматриваемых параметров парового потока по длине и, в первую очередь, на распределение температуры при наличии значительных осевых градиентов температуры. Значительные изменения температуры пара по длине трубы имеют место при работе на звуковом пределе мощности и при весьма интенсивном теплоотводе, когда хотя бы на части зоны конденсации реализуется сверхзвуковой режим течения пара. Для дозвуковых режимов течения пара, которые наиболее характерны при работе тепловых труб, модель идеального газа дает достаточную для технических расчетов точность при определении изменения параметров парового потока по длине тепловой трубы. [c.69]

Литературные данные о коэффициентах переноса в газах при переходном вакууме очень ограничены и носят эмпирический характер. Поэтому были проведены теоретические исследования вопроса, в результате которых удалось получить обобщенные уравнения для коэ(Й>и-циентов переноса в газе (паре), жидкости и твердом теле. Оказалось, что эти уравнения не только объясняют особенности теплопереноса в топках, но и могут быть использованы для решения ряда актуальных задач теплофизики, газодинамики, приборостроения и вакуумной техники. В частности, на основе обобщенных уравнений построен критериальный метод расчета газодинамического сопротивления и теплообмена тел, обтекаемых дозвуковым и сверхзвуковым потоком разреженного газа, осу-щестблен расчет вакуумно-порошковой теплоизоляции и теплоэлектрических вакуумметров. Кроме того, на основе обобщенных уравнений проведен расчет непрерывного изменения коэ( ициентов переноса при изменении состояния вещества от газа в условиях глубокого вакуума до твердого тела, включая фазовые переходы (при. оценке переноса в жидкостях и твердых телах использована модель сжатых газов). [c.4]

Комбинацией термического разложения и конденсации является сверхзвуковое истечение газов из камеры, в которой поддерживаются повышенные постоянные давление и температура, через сопло в вакуум [11]. В этом случае тепловая энергия молекул газа трансформируется в кинетическую энергию сверхзвукового потока, а газ при расширении охлаждается и превращается в пересыщенный пар, в котором могут образовываться кластеры, содержащие от двух атомов до миллиона. Повышение первоначального давления в камере при неизменной температуре приводит к возрастанию пересыщения. В литературе [14] описано получение ультрадисперсного порошка (Si,N4 + Si ) пиролизом жидкого силазана, истекающего в виде аэрозоля через ультразвуковое сопло. [c.35]

Непосредственное применение метода свободно расширяющейся сверхзвуковой струи к металлическому пару затрудняется необходимостью задания высоких температур, требуемых для испарения металла. Чтобы преодолеть это затруднение, в работах [43, 305, 310, 311] металл испаряли в потоке холодного инертного газа при давлении 3 Тор, из которого затем формировали сверхзвуковую струю и молекулярный пучок, содержап] ий металлические кластеры. Вблизи выхода из отверстия сепаратора пучок пронизывали электронами с энергией 40—50 кэВ [305, 310, 311]. [c.103]

В тепловой трубе с постоянным диаметром парового канала поток ускоряется и замедляется из-за подвода пара в испарителе и отвода в конденсаторе. Изменение скорости в сужающе-расширяющемся сопле происходит вследствие течения с постоянным массовым расходом через изменяющееся сечение, в то время как изменение скорости в тепловой тдубе происходит вследствие изменения массового расхода потока при постоянном сечении канала. В сужающейся части сопла давление падает, в результате чего растет скорость потока (рис. 3.2). В расширяющейся части сопла скорость может продолжать расти и достигнуть сверхзвукового значения или может снова произойти сжатие потока, что вызовет восстановление давления и снижение скорости. Степень восстановления давления зависит от величины противодавления. Кривая А соответствует дозвуковому потоку с выходным давлением Ра-Давление уменьшается, а скорость увеличивается вплоть до горловины. В расширяющейся части происходит восстановление давления и снижение скорости потока. Если противодавление снизить до значения Ръ, то в горловине поток приобретает звуковую скорость и достигается максимальный массовый расход. Такие условия считаются критическими или запирающими, и дальнейшее снижение противодавления не приведет к увеличению скорости потока. Когда давление уменьшится до значения Рс, скорость в расширяющейся части становится сверхзвуковой и восстановление давления- часто носит характер ударной волны. Существует одно значение Рв, для данного отношения площадей, при котором происходит непрерывное ускорение газа по длине расширяющейся части. Снижение противодавления ниже этого значения не влияет на условия течения в сопле. [c.81]

Ламбирис и др. [104] предложили физическую картину горения в двухкомпонентном ракетном двигателе они выделили две зоны одну — у смесительной головки и другую — ниже ее по потоку. На рис. 76 показано, как сталкивающиеся струи окислителя и горючего образуют веерообразные факелы распыла, которые при последующем столкновении разбиваются на струйки и, наконец, на отдельные капли. Веерообразные факелы распыла разных компонентов при столкновении образуют зоны, в которых каждый компонент присутствует в виде жидкостных сгустков крупных и мелких капель. Впрыскиваемые струи, сгустки и капли окружены горячими газами, частично диссоциированными и способными реагировать с парами обоих компонентов, передавать тепло жидким окислителю и горючему, вызывая их нагрев и испарение, и оказывать аэродинамическое воздействие на жидкие частицы, усиливая их дробление и испарение, увеличивая осевую скорость. Активизация взаимодействия между жидкостью и горячими газами приводит к дополнительному газовыделению. Часть этих газов циркулирует вблизи смесительной головки, поддерживая определенные температуру и состав в этой зоне, а остальной газ ускоряется и истекает через сопло со сверхзвуковой скоростью. [c.142]

В начале зоны конденсации режим течения пара сверхзвуковой, затем имеет место скачок уплотнения, за которым скорость течения пара дозвуковая. Резкое понижение температуры пара в конце зоны теплоотвода объясняется наличием неконденсирующихся газов. Зона, занятая неконденсирующимся газом, в данном случае уменьшает эффективную длину конденсаторной зоны и трубы в целом, однако на гидродинамику пара вне этой зоны принципиально не влияет. Там же по измеренному распределению температуры в предположении соответствия ее температуре насыщенного пара построены распределения давлений по длине трубы. Из сопоставления местоположения скачков уплотнения при различных режимах работы следует, что скачок уплотнения может располагаться в разных сечениях по длине зоны теплоотвода. Местоположение окачка зависит в первую очередь от условий теплоотвода от трубы. Чем интенсивнее теплоотвод, тем дальше от начала зоны конденсаци и располагается скачок уплотнения. В конечном счете при малой интенсивности теплоотвода имеет место вырождение скачка уплотнения в начале зоны конденсации и поток по длине зоны теплоотвода — дозвуковой. Качественно картина аналогична возникновению скачка уплотнения при работе сопл в нерасчетных режимах. [c.83]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...