Истечение через расширяющиеся сопла

Истечение через расширяющееся сопло. Из уравнения (10-18) следует, что в расширяющемся [c.206]

Истечение через расширяющиеся сопла [c.92]

Скорости истечения через расширяющиеся сопла вычисляются по формулам (1.183) и (1.179), в которых р —давление в выходном сечении сопел, равное давлению среды р, а I l — энтальпия при параметрах в выходном сечении. [c.93]

Истечение через расширяющееся сопло [c.207]

Скорость истечения через расширяющееся сопло будет больше критической и может быть найдена по формуле [c.64]

Рис. 6-9. Процесс истечения через расширяющееся сопло в г - -днаграмме.

Отношение давлений Ра/рх = 1/12 = 0,0834, т. е. оно меньше критического отношения давлений для перегретого пара, составляющего 0,546. Следовательно, если истечение происходит не через расширяющееся сопло, то скорость истечения будет равна критической скорости. Для перегретого пара эта скорость по уравнению (222) [c.221]

Сопло Лаваля. Как было показано выще, 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 достигнуть на выходе из сопла скорости истечения, большей скорости звука. Сопло, состоящее из комбинации суживающихся и расширяющихся насадок, называют по имени его изобретателя соплом Лаваля. [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]

Форсунка С паровым распыливанием, показанная на рис. 22-9,6, состоит из двух концентрических труб 2 и 3, ввернутых в общий корпус 1. Пар поступает во внутреннюю трубу и выходит из нее через расширяющееся сопло 4, благодаря чему может быть достигнута очень высокая скорость истечения (до 1000 м/сек и более). Топливо, пройдя кольцевой канал между внутренней и наружной трубами форсунки, попадает в поток пара тонкой струйкой конической формы че- [c.278]

Пример 3. Пар, имея начальное давление 35 бар и температуру 435° С, вытекает через расширяющееся сопло в среду с давлением 1,2 бар. Определить скорость истечения, секундный расход пара и площадь выходного сечения сопла, если площадь его минимального сечения равна 90 мм . [c.100]

Пример 6. Определить по данным предыдущего примера скорость истечения при условии, что истечение происходит через расширяющееся сопло. [c.101]

В камере сгорания ГТУ сгорание топлива происходит при а = 5, причем температура продуктов сгорания перед входом в турбину равна 900° С, а давление 6 ат, расширение в сопле происходит до давления 1 ат. По /s-диаграмме определить скорость истечения продуктов сгорания через расширяющееся сопло и рассчитать геометрические размеры его без учета сопротивлений расход газа через сопло равен 0,5 кг/сек. [c.98]

Принцип действия форсунок с паровым распыливанием заключается в том, что тонкая струйка жидкого топлива, попадая под некоторым углом в струю пара, движущегося с большой скоростью, разбивается этим последним на отдельные капли. Давление пара, применяемого для распыливания топлива, колеблется в пределах 3—15 ати, а расход его составляет 0,3—0,5 кг на 1 кг топлива, что соответствует 3—5% пара, вырабатываемого в обслуживаемом форсунками котле. Топливо поступает к форсунке от специального насоса небольшого давления. В своем наиболее распространенном варианте форсунка с паровым распыливанием (рис. 20-10, б) состоит из двух концентрических труб 2 п 3, ввернутых одним из своих концов в общий корпус 1. Пар поступает во внутреннюю трубу и выходит из нее через расширяющееся сопло 4, благодаря чему может быть достигнута очень высокая скорость истечения пара (до 1000 м/сек и более) и получена большая кинетическая энергия его. Топливо, пройдя кольцевой канал между внутренней и наружной трубами форсунки, попадает в поток пара тонкой конической струйкой через кольцевую щель, образуемую обрезом сопла паровой трубы и внутренней конической поверхностью фасонной пустотелой гайки 5, навертываемой на наружную трубу форсунки. [c.330]

Водяной нар с параметрами 1,5 МПа, 350 °С истекает в среду с разрежением 80 %. Определить скорость истечения без трения через суживающееся сопло и сопло Лаваля, через длинную трубу при значении ф = 0,85 и через сопло Лаваля с трением лишь в расширяющейся части, для которой ф = 0,85. [c.100]

Задача 5.2. Пар, имеющий начальное давление Ра = 2 МПа и температуру / = 350 °С, вытекает в атмосферу с давлением Ра = 0,1 МПа. Определить скорость адиабатного истечения через простое и расширяющееся (комбинированное) сопла. [c.101]

Пример 55. Рассчитать расширяющееся сопло для случая истечения через него пара в количестве 1,5 кг/сек, при начальном давлении 15 ата и температуре 360° С, в среду с давлением 1 ата. [c.155]

Применение расширяющегося сопла позволило увеличить скорость истечения за счет более полного использования перепада давлений. При этом величина расхода остается постоянной, так как расход газа через сопло определяется минимальным сечением сопла /иив [c.133]

При истечении газа через такое сопло во внешнюю среду с давлением меньше критического Ра<Р р) в горловине сопла (сечение ей) устанавливаются критические давление р р и скорость В расширяющейся части сопла проис- [c.207]

Пример 14-1. Пар р 12 ата и i = 250° С вытекает через сопло в камеру, давление в которой равно 2 ата. Требуется определить скорость истечения пара через суживающееся и расширяющееся сопло. [c.212]

Сопло Лаваля. При истечении газа через сужающиеся пли цилиндрические сопла в среду с давлением Рср< <Ркр используется только часть располагаемого перепада давлений от р1 до ркр и, следовательно, обеспечивается только частичный полезный переход потенциальной энергии в кинетическую. Для использования перепада давлений от р1 до р2<ркр и получения в выходном сечении сопла давления, равного давлению среды (куда происходит истечение), потребовалось создать сопло специального профиля. Такое сопло было предложено шведским инженером Лавалем и называется соплом Лаваля. Как видно из рис. 8-5, это сопло состоит из сужающейся части, которая- дополнена конусной частью, расширяющейся по направлению движения газа. В сужающейся части протекает процесс, аналогичный процессу в сужающемся сопле, здесь давление газа понижается от Р1 на входе в сопло до ркр в минимальном сечении (/мин). В расширяющейся конической части сопла происходит дальнейшее понижение давления газа от Ркр ДО давления р2=рср в выходном сечении сопла, которое будет максимальным (/макс). Такой профиль сопла объясняется характером изменения удельного объема и скорости движения газа при истечении. При движении газа по каналу сопла происходит непрерывное увеличение скорости (ш) и удельного объема (о). Однако при понижении давления газа от р1 до ркр более интенсивно растет скорость, поэтому в соответствии с уравнением (8-1) [c.130]

Определить скорость истечения через простое и расширяющееся сопла. [c.64]

Сделаем несколько замечаний, относящихся к истечению насыщенных водяных паров через сопла. Как показывает опыт, пар, находящийся перед соплом в насыщенном состоянии, конденсируется при течении с некоторым запозданием, т. е. переходит сначала в пересыщенное состояние. Конденсация водяного пара, в результате которой степень сухости достигает равновесного при данных условиях значения, происходит обычно (при не очень больших начальных давлениях) за минимальным сечением сопла, т. е. после того, как достигнута критическая скорость, и притом очень быстро, с образованием конденсационного скачка уплотнения. Поэтому при расчетах сопел Лаваля для водяного пара необходимо принимать во внимание, что пар в суживающейся части и в- начале расширяющейся части сопла является пересыщенным (переохлажденным). [c.320]

Из этого анализа становится очевидным, как осуществить дальнейшее ускорение потока, который при р р приобрел на выходе из суживающегося сопла звуковую скорость для этого сопло должно быть спрофилировано таким образом, чтобы канал суживался до тех пор, пока давление в канале не станет равным критическому давлению истечения р напомним, что в этом сечении скорость потока становится равной местной скорости звука. За этим сечением канал должен быть выполнен расширяющимся. В соответствии со сказанным выше поток перейдет через скорость звука и будет продолжать ускоряться в расширяющейся части сопла. Таким образом, для ускорения потока будет использован весь перепад давлений от давления на входе в сопло р до давления среды <р, а не только часть этого перепада от Pi до р, реализуемая в суживающемся дозвуковом сопле. [c.287]

Истечение через расширяющиеся сопла. Из уравнения (9.45) следует, что в расширяющемся сопле (когда д 0/с(х > 0) при ни, < 1 ы)1(1х т. е. течение газа является замедленным. Следоват(щьно, в отличие от течения газа в суживающемся сопле, где при происходит расширение [c.312]

Пусть в сопло указанной конфигурации (рис. 206, а) поступает дозвуковой поток газа. Согласно уравнению Гюгонио в сужающейся (конфузорной) части скорость газа будет возрастать, а давление и плотность падать. Если в минимальном сечении (горле) скорость не достигнет критической, то в расширяющейся (диффузорной) части дозвуковой поток газа будет тормозиться, давление и плотность — возрастать и на выходе установится значение М < 1. Такой режим течения установится, если давление на выходе из сопла (противодавление) больше, чем некоторое граничное Рхгр, при котором в горле сопла устанавливаются критические параметры течения. Если теперь противодавление будет уменьшаться, то так как весь поток дозвуковой, возмущения в виде малых понижений давления будут распространяться вверх по течению, скорость потока во всех сечениях будет возрастать и при значении противодавления в горле будет достигнута звуковая (критическая) скорость и соответствующие ей значения р,,, Т . При этом режиме в диффузорной части происходит торможение потока от значения М = 1 в горле до некоторого Мх <1 — на срезе сопла. Если же противодавление далее уменьшится до значения р < р гр. то уменьшится давление и во всей диффузорной части. Но в горле давление не может сделаться меньшим, чем р, по причинам, которые мы выяснили, изучая истечение через сужающееся сопло. Поэтому на некотором участке диффузорной части, начиная от горла, поток получит возможность расширения и там установится сверхзвуковое течение. Однако, если давление Р1 на срезе недостаточно мало, то вблизи выхода поток будет все еще дозвуковым. Сопряжение сверхзвукового потока за горлом с дозвуковым вблизи выхода происходит в виде скачка уплотнения, который мы будем приближенно считать прямым. При дальнейшем понижении противодавления скачок уплотнения будет перемещаться внутри сопла к его выходному сечению и при некотором расчетном давлении Рхра ч расположится за срезом сопла. При этом значении противодавления на срезе устанавливается скорость, соответствующая расчетному значению числа Мхрасч > 1. При дальнейшем понижении противодавления поток будет на некотором участке вне сопла продолжать расширяться, а переход к дозвуковому режиму и полному торможению будет осуществляться через сложную систему косых скачков уплотнения. [c.453]

На рис. 10-13 представлен процесс истечения пара на диаграмме s—i для случая, когда р2/Р1<Ркр и когда не учитывается трение струек пара друг о друга И о стенки сопла. Обратимому адиабатному истечению пара через расширяющееся сопло соответствует линия 1—2 и располагаемое теплопадение ho — i —i при суживающемся сопле пар расширяется в его пределах только до давления ркр, чему соответствует отрезок / — а и располагаемое теплопадение Лкр = 11 —1кр- В действительности ввиду наличия трения процесс истечения пара протекает необратимо и сопровождается увеличением энтропии поэтому на диаграмме s—t для расширяющегося сопла он условно отображается линией /—2 а для суживающегося сопла — линией 1 — а. В связи с этим полезное теплопадение уменьшается и для расширяющегося сопла составляет Лпол, а для суживающегося h (см. рис, 10-13). [c.114]

Газодинамические лазеры. Нагретая до высокой температуры (1000—2000 К) смесь СОг и N2 при истечении с большой скоростью через расширяющееся сопло сильно охлаждается. Верхний и нижний энергетический уровни при этом термоли-зуются с различной скоростью, в результате чего образуется инверсная заселышость. Следовательно, образовав на выходе из сопла оптический резонатор, можно за счег этой инверсной заселенности генерировать лазерное излучение (рис. 295). Действующие на этом принципе лазеры называются газодинамическими. Они позволяют получать очень большие мощности излучения в непрерывном режиме. [c.325]

При истечении через суживающиеся сопла скорость рабочего тела не превышает критическую. Механическая работа, получаемая за счет кинетической энергии струи, будет в предельном случае равна располагаемой работе в пределах давлений от ро до р . Согласно рис. 1.34, эта работа изобразится площадью а—О—/ —й. Площадь й—Г—1—Ь представляет собой потерю работы от недорасширения рабочего тела в соплах до давления среды. Чем больше критическое давление и меньше давление среды, тем больше указанная потеря. Ясно поэтому, что для полного использования энергии давления рабочеготела сопло должно иметь такую форму, при которой давление в его выходном сечении могло бы быть меньше критического. Тогда скорость истечения будет больше критической (больше местной скорости звука). Как расширяющееся сопло (см. [c.92]

Пусть движение газа осуществляется через суживающееся сопло ф<0. Из уравнения (13-24) следует, что знак величины df в этом случае противоположен знаку (а" — w ). Если (а — ш )>0 и w a, тогда d/<0 по направлению движения газа сечение сопла должно уменьшаться и скорость газа будет меньше местной скорости звука. Если (а — и )< 0 и ш>а, то по направлению движения газа сечение сопла должно увеличиваться и скорость газа будет больше местной скорости 13рука. В самом узком сечении сопла скорость движения газа будет равна скорости звука, что и является предельным значением скорости газа при его адиабатном истечении из суживающегося сопла. Для получения сверхзвуковых скоростей газа Б соплах необходимо, чтобы они имели сначала суживающуюся часть, а затем расширяющуюся. [c.209]

Применение расширяющегося сопла позволило увеличить скорость истечения за счет более полного использования перепада давлений. При этом величина расхода /Пмакс остается постоянной, так как расход газа через сопло определяется минимальным сечением сопла /мин и критическими параметрами Скр и икр, которые не зависят от расширяющейся части сопла. [c.88]

Цри данных начальных па ра1ме11рах газа се-Рис. 14-7. Истечение газа через кунДНЫЙ расход газа че-расширяющееся сопло (сопло-Лаваля) сопло определится [c.208]

Истечение из профилированного сопла при сверхкритических отношениях давлений сопровождается перестройкой полей скорости в области выходного сечения, обусловленной деформацией пограничного слоя. При докритиче-ских отношениях давлений толщина пограничного слоя и толщина вытеснения достигают максимальной величины в выходном сечении. При сверхкритическом отношении давлений Рн/Р <я(1) волны пониженного давления Рн<Ркр из окружающей среды проникают внутрь сопла по дозвуковой области течения пограничного слоя и устанавливают в этой области тем большие отрицательные градиенты давления (1р1йх<СО, чем меньше Ри/Р <л(,1). Под действием этого отрицательного градиента давления на выходном участке сопла происходит ламинаризации (утоньшение) и сброс пограничного слоя и линии тока образуют расширяющийся канал и сверхзвуковые области течения у стенок сопла (рис. 15.22). Поверхность перехода А.==1 деформируется и смещается внутрь сопла, действительная ( эффективная ) площадь критического сечения и,-вместе с ней расход газа и 1130, возрастают. Деформация линии перехода и увеличение 1130 и расхода через сопло происходит до (рв1р ) стабилизации < я(1), при котором устанавливается полный сброс пограничного слоя в выходном сечении сопла. Дальнейшее снижение (Рн/р ) < (р/р )стабилиз. не вызывает изменения коэффициента расхода и расхода газа (см. рис. 15.21). Действительное сопло запирается при втором критическом отношении давлений (рн/р )<я(1). В этом случае на концевом участке сопла наблюдается существенная деформация полей скоростей с появлением характерных местных сверхзвуковых областей. Струйки, прилегающие к пограничному слою разгоняются до Я,>1, а в области оси сопла остаются дозвуковыми (см. рис. 15.22). [c.307]

Так как хю изменяется непрерывно, то если в горловине сопла ш -<с, скорость ш вблизи горловины (справа от нее) в начале расширяющейся части будет также меньше с. Поэтому и производная dwldx справа от горловины сопла (учитывая, что там dQldx ]> 0) будет иметь отрицательный знак, т. е. течение газа в расширяющейся части сопла в отличие от течения в суживающейся части является замедленным и, следовательно, в любом сечении сопла w С с. Этот случай реализуется при сравнительно малых значениях перепада давлений р —р, при котором происходит истечение газа через сопло. [c.313]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...