Итак, скорость потока газа (пара) на выходе из адиабатически изолированного сопла существенно зависит от отношения давлений β на выходе из сопла p 2и на входе в сопло p 1. И поскольку конфигурация сопла (сужающееся сопло или сопло Лаваля) также зависит от отношения давлений через число Маха (6.26), то выбор типа сопла, т.е. его конфигурации, будет определяться сравнением заданного отношения давлений β (6.20) с критическим отношением давлений β кр (6.23). При этом возможны три случая:
а) заданное отношение давлений лежит в интервале . Тогда следует выбирать сужающееся сопло; скорость на выходе не превышает скорости звука и вычисляется по (6.15) для любых сред, а в случае идеального газа можно использовать формулу (6.17). Минимальное сечение в этом случае совпадает с выходным сечением. Расход газа вычисляется по формуле (6.19);
б) заданное отношение давлений лежит в интервале . Тогда следует выбирать сопло Лаваля (комбинированное сопло); скорость на выходе также вычисляется по формуле (6.15) с реальным значением энтальпии или по формуле (6.17) с реальным (заданным) отношением давлений. Массовый расход газа (пара) следует вычислять по определению
(6.28)
но не по формуле (6.19);
в) заданное отношение давлений лежит в интервале , однако между средами с давлениями p 1 и p 2 установлено суживающееся сопло. В этом случае скорость потока на выходе будет звуковой, вычисление её может производиться по формуле (6.17) с заменой заданного отношения давлений критическим отношением давлений β кр (6.23), что даёт
(6.29)
Массовый расход в данном случае является максимальным и вычисляется по формуле
(6.30)
Давление газа (пара) на выходе в этом случае определится соотношением
(6.31)
Снижение давления в потоке от давления на срезе сопла p 2кр до давления среды p 2 будет происходить вне сопла необратимым образом, причём этот процесс будет сопровождаться образованием скачков уплотнения и ударных волн.
Процесс течения для рассмотренных трёх случаев показан в диаграмме T - s на рис. 6.5.
К следующему занятию курсанты должны:
ЗНАТЬ: Приближения, используемые при термодинамическом описании течения газов и паров в каналах; уравнение неразрывности, принципы построения сопел и диффузоров.
УМЕТЬ: применять математический аппарат термодинамики и метод диаграмм сухого и влажного пара к расчету скорости истечения и расхода в адиабатически изолированных каналах без трения.
ИМЕТЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ: о конфигурациях сопел и особенностях их расчета.
Задания на самоподготовку:
· конспект лекций
· задача на термодинамику потока
Подпись автора
___________/ профессор каф. физики и теплообмена П.В. Скрипов
Лекция рассмотрена и одобрена на заседании кафедры
Протокол №_______ от «_____»_____________2006 г.
Зав. кафедрой физики и теплообмена
профессор, д.т.н. __________________ / Н.М. Барбин
«_____»______________ 2006 г.