Обробка результатів досліду

Абсолютний тиск повітря перед соплом Р₁, у критичному перетині Р₂ і після сопла Р₃ обчислюють за такими формулами:

Р₁ = В + Р₁;              Р₂ = В + Р₂;              Р₃ = В + Р₃.

Питомий об’єм повітря і його густина перед соплом знаходяться з характеристичного рівняння:

;      r ₁= 1/u₁.

Визначення теоретичної витрати повітря через сопло виконується при припущенні, що витікання повітря із сопла є адіабатичним процесом, а початкова швидкість повітря перед соплом дорівнює 0. Якщо величина відношення тиску за соплом і тиску перед соплом Р₃/Р₁ не перевищує або дорівнює критичному значенню, що для повітря складає 0,528, то на виході із сопла встановлюється критичний режим, коли швидкість течії дорівнює швидкості звуку, а витрата досягає своєї максимальної величини. У цьому випадку витрата (кг/с) обчислюється за формулою:

                                   (7.1)

де F _mіn – площа перетину на виході із сопла (мінімальна площа), м².

Якщо Р₃/Р₁ > 0,528, то швидкість на виході із сопла, що звужується, дозвукова, а теоретична витрата обчислюється за формулою:

                     (7.2)

де К – показник адіабати. Для повітря К = 1,4.

Відношення дійсної витрати повітря через сопло до теоретичної називається коефіцієнтом витрат:

j_р = М_д/М_т.                                            (7.3)

Коефіцієнт витрат j_р завжди менший одиниці внаслідок існування прикордонного шару на стінках сопла, рух якого різко відрізняється від руху ядра потоку.

Отримані дані зображуються у вигляді графічних залежностей. На одному графіку зображуються дійсні витрати М_д і теоретичні витрати М_т повітря від величини відношення тисків у соплі Р₃/Р₁ у вигляді

М_д = f(Р₃/Р₁)            і             М_т = f(Р₃/Р₁).

Теоретична швидкість течії повітря із сопла, що звужується, у залежності від величини відношення тисків Р₃/Р₁ визначається за такими рівняннями:

а) якщо Р₃/Р₁ 0,528 – на виході установлюється критична швидкість і вираз для визначення швидкості має вигляд:

 м/с;

б) якщо Р₃/Р₁ > 0,528, то у вихідному перерізі сопла встановлюється докритична швидкість, яка визначається за формулою:

 м/с.

Результати розрахунків заносяться до табл. 7.2.

Таблиця 7.2

Контрольні питання

1. Як визначаються витрати і швидкість повітря на виході із сопла?

2. Який тип сопла потрібно прийняти для одержання дозвукової чи надзвукової швидкості?

3. При якому відношенні тисків перед і після сопла повинні працювати дозвукові і надзвукові сопла?

4. Чим викликане зменшення дійсних витрат в порівнянні з теоретичними при витіканні газу через сопло?