Скорость расширения газа максимальна

Если конечная скорость поршня превосходит по величине максимальное значение скорости расширения газа ы ,ах и, следовательно, начиная с некоторого момента, поршень отрывается от газа и перестает влиять на его движение, то можно считать, что, начиная с этого момента, поршня просто нет и фронт расширяющегося газа граничит с областью вакуума. Если при этом вновь совершить предельный переход, устремляя к нулю длину отрезка траектории поршня, на котором скорость возрастает до то получим течение с центрированной волной Римана, на границе которой давление и плотность равны нулю, а скорость газа равна скорости истечения газа в вакуум поршень при этом можно считать исчезнувшим в начальный момент времени. Эту задачу можно трактовать следую- [c.181]

Рассматриваемое движение может быть существенно нелинейным процессом. Внутри газа возможны ударные волны, распространяющиеся к центру звёзд и от центра к периферии. Возможно, что в некоторые промежутки времени граница светящейся фотосферы при её расширении совпадает с ударной волной. Так как скорость ударной волны больше скорости частиц газа за её фронтом, то при расширении фотосферы, ограниченной ударной волной, её максимальный диаметр будет значительно большим поперечного линейного размера, вычисленного интегрированием измеренных в наблюдениях лучевых скоростей. [c.301]

В точке к скорость истечения газа равна скорости звука. В рассматриваемом сопле скорость w не может быть больше скорости а, поэтому критическая скорость является той возможной максимальной скоростью, которую может иметь газ при данных условиях. Критическая скорость зависит как от глубины расширения, т. е. от Ра, так и от начального состояния газа на входе в суживающееся сопло, т. е. от Р1. Таким образом, Шк можно получить лишь при [c.248]

Действительно, рассмотрим решение задачи в плоскости 0, р (рис. 3.15.2, б). Построим сердцевидную кривую для данных условий в набегающем потоке. Если точка О сердцевидной кривой, соответствующая состоянию газа за скачком, лежит ниже точки 5, в которой скорость газа за скачком равна скорости звука или совпадает с ней, то через эту точку можно провести в плоскости 0, р линию 07 , описывающую расширение газа в волне Прандтля— Майера. Эта линия (соответствующая эпициклоиде в плоскости и, V) при уменьшении 0 доходит до линии р = 0 (соответствующей окружности максимальных скоростей в плоскости и, V) и, следовательно, [c.309]

Для получения большой удельной силы тяги Рс необходимо увеличивать скорость газового потока с на выходе из сопла двигателя. Для увеличения скорости газового потока на выходе из сопла двигателя следует обеспечить его полное расширение. Бели давление газа на срезе сопла Ра равно атмосферному давлению Ро, то скорость истечения газов с будет максимальной. Поэтому при проектировании соплу Лаваля следует придать определенные геометрические размеры, при которых будет обеспечено полное расширение газа. Однако по мере подъема ракеты давление окружающей среды Ро уменьшается (рис. 15.70). При этом изменяются плотность и температура воздуха. На высоте 30 км над уровнем моря давление воздуха примерно равно 0.00118 МПа, т. е. составляет всего 1.2%. Плотность воздуха р составляет всего 1.45% от исходной величины. Изменение температуры на высотах около 50 км практически не влияет на изменение плотности воздуха, так как давление и плотность на этих высотах очень малы. [c.498]

Как отмечалось в разд. 4.3.1.2, в минимальном сечении сопловой решетки при критическом отношении давлений (6j = бкр) устанавливается скорость звука. При этом расход достигает максимального значения при заданных параметрах на входе и Tq. Увеличение степени понижения давления (6j > б р) за счет уменьшения pi приводит к расширению газа в косом срезе без изменения расхода через решетку, т. е. решетка запирается . Расход не может превышать максимального. Режим запирания может иметь место и в рабочей решетке. [c.247]

Это состояние газового потока характеризовалось бы полным переходом всего полного теплосодержания газа в кинетическую энергию. Очевидно, что полученная при таком расширении газа скорость является максимально возможной для данного начального состояния газа. [c.86]

Максимальная скорость истечения режущего кислорода, превышающая скорость звука, и необходимая цилиндрическая форма струи достигаются применением расширяющихся сопел по типу представленного на фиг. 134. Такие сопла при их достаточной длине обеспечивают полное расширение газа в выходном сечении сопла до давления окружающей атмосферы и, следовательно, полное превращение потенциальной энергии газа в кинетическую. [c.318]

В любой ракетной силовой установке желательно получить высокую скорость истечения газов и или большой удельный импульс Др. Как было показано в гл. 12, для двигателей, у которых тяга получается за счет расширения нагретого рабочего тела при истечении через сверхзвуковое сопло, удельный импульс пропорционален корню квадратному из отношения величины максимальной температуры газа в камере сгорания к молекулярному весу рабочего тела Мна входе в сопло. Таким образом, высокий удельный импульс получается за счет высокой температуры и (или) малого молекулярного веса газообразных продуктов сгорания топлива. В ракетных ядерных двигателях максимальная температура рабочего тела ограничивается только возможностями материалов реактора эквивалентная кинетическая температура самих продуктов деления достигает величин порядка 10 °И. В противоположность этому в химических ракетных двигателях максимальная температура ограничена внутренней энергией топливной смеси и сильно зависит от выбора топлива. Возможность нагревать рабочие тела до практически неограниченных величин позволяет строить выбор ядерных ракетных двигателей на основе минимума молекулярного веса истекающих газов, легкости обслуживания и минимальных затрат или на основе других факторов, важных для конструктора летательного аппарата. При работе реактора при температурах, сравнимых с температурами сгорания в камерах химических двигателей, максимальный удельный импульс получается при использовании Нг (молекулярный вес в недиссоциированном состоянии равен 2) этот удельный импульс [c.504]

При использовании сверхзвукового сопла становится возможным экспериментальное исследование гомогенного образования зародышей и конденсации, так как по сравнению с другими методами мгновенного расширения в этом случае достигается максимальная скорость релаксации. Измерение статического давления по длине сопла позволяет судить о количестве тепла, выделяемого при конденсации [437]. В работе [174], кроме того, интерферометрическим методом измерялась плотность газа. [c.331]

В итоге расчета процесса сгорания в первую очередь должны быть получены численные значения давлений и температур газов в цилиндре двигателя для любого момента процесса сгорания. Расчет процесса сгорания должен быть произведен с учетом угла опережения воспламенения, характера и средней скорости сгорания. Такой метод расчета изменения давления и температуры рабочего тела позволит определить с наибольшим приближением к действительному рабочему циклу двигателя максимальные давления, температуру и соответствующие им углы поворота коленчатого вала, максимальную быстроту нарастания давления газов в цилиндре двигателя и работу газов в процессе сгорания. В результате уточненного расчета процесса сгорания могут быть вычислены с наибольшим приближением к реальным условиям давление и температура газов в конце процесса расширения, среднее индикаторное давление, индикаторный к. п. д. и другие показатели цикла. [c.109]

Многочисленные экспериментальные исследования показывают, что максимальная скорость распространения пламени и максимальная скорость сгорания топлива получаются не при теоретически необходимом количестве воздуха (а=1), а при некотором обогащении смеси в зависимости в основном от физической природы топлива максимум скорости горения и распространения пламени соответствует а = 0,800,95. Как при больших, так и при меньших значениях а скорость горения в цилиндре двигателя снижается (фиг. 56) горение в этих случаях растягивается по линии расширения что влечет за собой снижение максимальной температуры газов и, следовательно, мощности двигателя. [c.152]

В условиях теплообмена в кипящем слое имеются значительные особенности. У поверхности, омываемой кипящим слоем, твердые частицы движутся вниз, разрушают ламинарную пограничную пленку и интенсивно переносят тепло. В стадии перехода плотного слоя в подвижное состояние и расширения слоя наблюдается резкое (в несколько раз) увеличение коэффициента теплоотдачи. Дальнейшее увеличение скорости газового потока не вызывает увеличения этого коэффициента, а даже несколько его уменьшает вследствие образования больших газовых пузырей и снижения концентрации твердых частиц у поверхности. Уменьшение размеров твердых частиц улучшает теплоотдачу. Коэффициент теплоотдачи является максимальным в средней части слоя. Излучение не влияет существенно на теплообмен между газами и твердыми частицами вследствие малой толщины газового потока. Однако теплообмен излучением между твердыми частицами и стенкой может быть интенсивным. [c.54]

Поршень. Давление газов во время рабочего хода воспринимает поршень и передает его через палец и шатун коленчатому валу. В цилиндре поршень движется неравномерно в крайних положениях (в ВМТ и НМТ) его скорость равна нулю, а вблизи середины хода она достигает максимального значения. В результате этого возникают большие силы инерции, на величину которых влияют масса поршня и угловая скорость коленчатого вала. Кроме механических нагрузок, поршень подвергается действию высоких температур в период сгорания топлива и расширения образовавшихся газов. Он нагревается также [c.43]

Ударные трубы, в которых ударная волна в исследуемом газе получается при внезапном расширении первоначально сжатого рабочего газа, широко применяются для исследования различных высокотемпературных процессов. Однако максимальные скорости ударной волны (числа Маха), а следовательно, и температуры, которые достигаются даже в усовершенствованных конструкциях, основанных на указанном принципе, весьма ограничены. [c.206]

Аэродинамическая сила, момент или тепловой поток от газа к поверхности являются результатом воздействия на тело движущегося газа, в котором одновременно протекают самые различные процессы трение, сжатие (или расширение), нагрев, изменение физических свойств и др. Поэтому надо стремиться к удовлетворению максимального количества критериев подобия. Например, целесообразно, чтобы одновременно сохранялись равенства чисел Рейнольдса и Маха натурного и модельного потоков, т. е. Не1 = Нег н М1 = Мг. Это особенно важно при исследовании аэродинамических сил, которые для тел с большой поверхностью могут слагаться из равноценных составляющих, зависящих от трения и давления, обусловленного сжимаемостью. Выполнение указанного условия может быть обеспечено при проведении экспериментов в аэродинамических трубах переменной плоскости. Если испытания проводятся в потоке газа, скорость звука в котором такая же, как в натурном потоке (02= 1), то из условия равенства чисел Маха следует, что 2 = 1- Имея это в виду и используя равенство Не1 = Нег, или, что то же самое, VlP Ll/ ll, получим условие [c.141]

Влияние состава горючей смеси, характеризуемого коэффициентом избытка воздуха а, на протекание кривой давления во время сгорания показано на рис. 45. Из графика видно, что при работе на бедных смесях процесс сгорания затягивается, максимальное давление цикла достигается уже в период расширения, что приводит к ухудшению экономичности и росту температуры выпускных газов. Наибольшие скорости сгорания имеют горючие смеси, состав которых несколько богаче стехиометрического (а = 0,8 -г- 0,9). [c.153]

В случае распада разрыва с образованием двух волн Римана возможен отрыв одной массы газа от другой. Действительно, ранее было установлено, что имеется максимальная скорость расширения газа при нестационарном адиабатическом движении с плоскихми волнами. Поэтому, если модуль разности начальных скоростей разлетающихся газов больше суммы величин их максимальных скоростей расширения, то газы при расширении не смогут заполнить образующуюся при разлете полость и между передними фронтами расширяющихся во встречных направлениях газов образуется зона вакуума — в таком случае говорят о полном разлете газов. Соответствующая полному разлету конфигурация волн разрежения и графики распределения давления и скорости в этом случае приведены на рис. 2.12.1, г. [c.211]

Этот факт имеет достаточно прозрачное физическое объяснение. При неизменных геометрии трубы и степени расширения в ней увеличение ц достигается прикрьггием дросселя, т. е. уменьшением площади проходного сечения для периферийных масс газа, покидающих камеру энергоразделения в виде подогретого потока. Это равносильно увеличению гидравлического сопротивления у квазипотенциального вихря, сопровождающегося ростом степени его раскрутки, увеличением осевого градиента давления, вызывающего рост скорости приосевых масс газа и увеличение расхода охлажденного потока. Наибольшее значение осевая составляющая скорости имеет в сечениях, примыкающих к диафрагме, что соответствует опытным данным [116, 184, 269] и положениям усовершенствованной модели гипотезы взаимодействия вихрей. На критических режимах работы вихревой трубы при сравнительно больших относительных долях охлажденного потока 0,6 < р < 0,8 течение в узком сечении канала отвода охлажденных в трубе масс имеет критическое значение. Осевая составляющая вектора полной скорости (см. рис. 3.2,а), хотя и меньше окружной, но все же соизмерима с ней, поэтому пренебрегать ею, как это принималось в физических гипотезах на ранних этапах развития теоретического объяснения эффекта Ранка, недопустимо. Сопоставление профилей осевой составляющей скорости в различных сечениях камеры энергоразделения (см. рис. 3.2,6) показывает, что их уровень для классической разделительной противоточной вихревой трубы несколько выше для приосевых масс газа. Максимальное превышение по модулю осевой составляющей скорости составляет примерно четырехкратную величину. [c.105]

Процесс расширения в лабиринтном уплотнении в диаграмме h, S с полным и неполным гашением кинетической энергии в промежуточных камерах представлен па рис. 8.13. Начальное состояние газа перед уплотнением характеризуется точкой О роь hfji). Расширение газа в щелях происходит с ростом энтропии, и на выходе из первой щели устанавливается давление р[ точка /). В промежуточной камере за первым гребнем поток тормозится изобарически. При полном гашении кинетической энергии состояние газа перед вторым гребнем определяется точкой 2, а при частичном— точкой 2 В последующих щелях и в камерах процесс повторяется, причем для ступепчатого уплотнения давление торможения вдоль лабиринта падает, а энтальпия торможения в камерах сохраняется примерно постоянной. Для прямоточного лабиринта условие Aoi= onst не выполняется, так как часть кинетической энергии используется в последующих щелях (точки 2, 3 и т. д. образуют штрих-пунктирную линию, вдоль которой энтальпия торможения падает). Так как расход для всех щелей и площади сечений щелей одинаков, то скорость истечения в кал<дой последующей щели увеличивается. Следовательно, максимальная скорость достигается в последней щели лабиринта. [c.223]

Для получения полното расширения и максимальной скорости газа на выходе из сопла необходимо иметь расширяющееся сопло на участке 5—6. [c.190]

Значение скорости в волне Римана, определяемое первой формулой (8.1) при i (a)=-0, называется максимальной скоростью нестационарного расширения газа или скоростью нестационарного исте-нения газа в вакуум [c.180]

При изучении установившихся квазиодномерных течений ( 3 гл. I) мы уже сталкивались с понятием максимальной скорости истечения газа Fjnax которая может достигаться в сопле Лаваля при неограниченном его расширении. В этих условиях определяется формулой [c.180]

Рассмотрим теперь истечение газа из двигателя через выходное сопло Лаваля. Выше было показано, что максимальное значение реактивной сплы получается в расчётном сопле Лаваля, т. е. когда в нём происходит полное расширение газа до атмосферного давления на выходном срезе. В этом случае для отыскания коэффициента скорости истечення можно испо.льзовать зависимость (12), которая даёт как функцию Ац- Ввиду наличття потерь коэффициент скорости истечения в реальном двигателе в отличие от идеального меньше коэффициента скорости полёта (Хд<Х ). Скорость истечения из двигателя получается как произведение её к оэффициента на критическую скорость подогретого газа [c.680]

Схема успешно применяется, как указывалось выше, в Советском Союзе и ГДР. Она позволяет использовать радиальный центробежный компрессор с минимальным загромождением входного патрубка, максимальной равномерностью поля скоростей на входе в компрессор и оптимальным отношением 0x10г, а также осевую газовую турбину, обеспечивающую высокий к. п. д. процесса расширения газов. [c.83]

Исследование экспериментальной центростремительной регулируемой турбины [11] показало, что поворот лопаток соплового аппарата па 16° (от ах = 13 ) изменяет к. п. д. турбины в пределах от 0,74 до 0,78. Приведенный расход почти не уменьшается при увеличении отношения окружной скорости рабочего колеса к адиабатной скорости истечения газа на вы-ходеиз сопел, но изменяется пропорционально изменению величины а . Результаты испытаний другой центростремительной турбины, имевшей сопловое регулирование, рассматриваются ниже. На фиг. 95 показана зависимость к. п. д. от отношения и сад- Максимальные значения к. п. д. находятся в области изменения и сад = 0,5 4- 0,8. При постоянном значении угла 01 увеличение степени расширения сопровождается некоторым снижением к. п. д. Турбина имеет сравнительно пологую зависимость = /(м/С д). [c.132]

Можно представить себе следующую схему движения газа в какой-либо элементарной шаровой ячейке, т. е. в элементарном объеме, ограниченном сферическими поверхностями элементов. Максимальная скорость Vq жидкости в струйке возникает в наиболее узком сечении ячейки (просвете), относительная площадь минимального сечения обозначается п. Распространяясь в пространстве между щарами, струя расширяется, отрывается от сферических стенок и подмешивает к себе частицы относительно неподвижного газа, находящиеся в застойной зоне у поверхности шаров. Расширение основной струи происходит до встречи с последующим рядом шаров, отстоящим от предыдущего на величину высоты ячейки /г, после чего начинается сужение сечения и разгон струи. Присоединенные массы могут при этом частично отслаиваться от ядра струи и совершать возвратное движение к устью струи. Конечно, при своем движении через шаровые твэлы отдельные струи могут сливаться или, наоборот, дробиться на несколько отдельных струек, на можно себе всегда представить такую элементарную шаровую ячейку, где происходит именно такой процесс разгона и торможения элементарной струйки. [c.40]

Актуальной становится задача оценки параметров сверхвукового течения гомогенного двухфазного потока без скольжения. Без этого невозможно оценить эффективность разгонных устройств, в которых стремятся получить скорость жидкости, максимально близкую к скорости разгоняющего ее газа. В ранее выполненной автором работе [55] были изложены некоторые теоретические предпосылки, позволяющие для однородной двухфазной смеси по заданным начальным параметрам определить критические параметры смеси и параметры смеси в конце процесса расширения ее при заданных конечных параметрах. [c.146]

Наиболее простым путем решения поставленной задачи является определение наиболее эффективной геометрии сопла эмпирическим путем. При этом показателем наибольшей эффективности является достижение в эксперименте максимального значения скорости при заданных начальных параметрах. Уменьшение скорости по сравнению с ее значением, найденным по описанной выше методике, будет происходить вследствие трения о стенки канала и механического и термического неравновесия фаз в процессе расширения смеси в сопле. Максимальная степень неравновесия может быть реализована в расходящейся части сопла принятием специальных мер. Как было показано ранее, можно добиться максимального выравнивания скоростей фаз на входе в расходящуюся часть сопла. Что касается термической неравновесности фаз, то можно показать, что ее влияние на коэффициент скорости при истечении газожидкостной смеси незначительно. Процесс расширения смеси может быть представлен следующим образом (рис. 7.2) жидкость охлаждается, как при обычном адиабатическом истечении, на dTl градусов и при давлении р - dp охлаждается на dT n отдает тепло газу газ адиабатически расширяется и при этом охлаждается на dT градусов и при давлении р - также изобарически нагревается на dT градусов, получая тепло от жидкости. В результате температура о еих фаз становится Т -dT, т.е. смесь охладилась на dT градусов. Очевидно, при dp -> О точка с стремится к [c.148]

Имеется 1 кг газа, заключенного в цилиндр под давлением рС>Рй, где Ро—атмосферное давление (фиг. 4.49). Слева на поршень действует сила PiF. а справа p F, меньшая, чем p F F — площадь поршня). Перемещению поршня вправо препятствует стопор А. Устраним стопор Л тогда поршень переместится вправо с конечной скоростью. При этом работа против внешних сил будет равна площади ап2Ьа, так как внешняя сила остается постоянной и равной Puf. Если бы процесс расширения протекал обратимо через бесконечно большое количество равновесных состояний, то газ мог бы совершить максимально возможную работу, равную [c.110]

Таким образом, влияние реальных процессов можно в общем проследить на модельном примере совершенного газа с разными у. С увеличением у давление падает, как и при переходе от равновесного течения к замороженному. Предельный угол расширения А0тах = Р1( -) и максимальная скорость раз- [c.88]

При дозвуковой скорости, т. е. при М< 1, скорость при суже-гнии трубки растет, соответственно скорость звука падает (см. (1.10)), так что число Маха растет. При этом влияние уменьшения площади хечения на увеличение скорости проявляется с ростом числа Маха все сильнее. При сверхзвуковой скорости, т. е. при М> 1, напротив, скорость при расширении трубки растет. Это связано с тем, то относительное увеличение скорости газа в трубке уже не компенсирует относительного уменьшения его плотности. Влияние расширения трубки на увеличение скорости при М > 1 с ростом числа Маха падает при очень больших числах Маха скорость газа лри изменении площади сечения трубки не изменяется — она дости-тает своего максимального значения тах- [c.59]

Совершенство силовых установок современных сверхзвуковых самолетов в значительной мере зависит от эффективности регулируемых сопел, при этом роль сопла в силовой установке быстро повышается по мере роста максимальной скорости полета самолета. Еще большее значение приобретает регулируемое сопло, когда, наряду с большой сверхзвуковой скоростью полета, самолет должен икеть большую дальность полета с дозвуковой скоростью. В этом случае регулируемое сопло должно обеспечить, с одной стороны, максимальную степень расширения струи выходного газа при полете на максимальной сверхзвуковой скорости и с другой — малую степень расширения и минимальное донное сопротивление при дозвуковом крейсерском режиме полета. [c.476]

При проектировании эжекторных аэродинамических труб приходится проводить большую работу д.пя выбора параметров эжектора, обеспечивающего работу трубы в нужном диапазоне чисел М и давлений в форкамере. Обычно размеры эжектора выбираются таким- образом, чтобы при работе установки на предельном режиме (например, при максимальном числе М) эжектор при данном значении отношения полных давлении высоконапорного и низконапорного газов давал наибольший вдзмбжный коэффициент эжекции к. Максимальное значение коэффициента эжекции (достигается при запирании тракта эжектора, одной из причин которого может быть возрастание до критического значения скорости в струе эжектируемого газа, вызванное уменьшением площади ее поперечного сечения за счет расширения сверхзвуковой эжектирующей струи (критический режим [I]—[4]). [c.284]

Из уравнения (2) можно определить максимальную скорость газа t max — это скорость, которая была бы достигнута при изо- энтропном расширении в вакуум [c.78]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...