Через комбинированное сопло (сопло Лаваля)

Комбинированные сопла, называемые также по имени их изобретателя соплами Лаваля, широко применяются для получения сверхзвуковых потоков газов и паров в паровых и газовых турбинах.

В наименьшем сечении комбинированного сопла при p ₂ / p ₁ £ β_кр в соответствии с изложенной теорией процесса истечения устанавливается критическая скорость, равная местной скорости звука, и М = М _макс. При движении рабочего тела через расширяющуюся часть сопла происходит дальнейшее расширение пара или газа от р _2кр до р ₂ и скорость повышается от w _Kp = w _зв до w _у > w _зв.

Скорость звука по длине сопла от его горловины до устья продолжает понижаться в результате уменьшения температуры рабочего тела и снижения внутренней энергии, обусловленных уменьшением энтальпии вследствие преобразования ее в кинетическую энергию вытекающей струи пара или газа. Графики изменения р, v и w по длине сопла Лаваля показаны на рис. 8.6.

График работы А₀ для этого же сопла изображен на рис. 8.7. Как видно из этого графика,

Если р ₂/ р ₁ > b_кр то в горловине сопла w< w_зв и при этом расширяющаяся часть сопла будет работать как диффузор.

Угол раствора расширяющейся части сопла выбирают в пределах 8—12°, исходя из условий безотрывного течения пара или газа от поверхности стенок сопла.

Большое распространение имеют сопла с косым срезом, в которых плоскость выходного сечения не перпендикулярна оси сопла (рис. 8.8).

Сопла подобной конструкции обеспечивают нужное направление струи газа или пара при входе ее в каналы лопаток рабочего колеса турбины в том случае, когда ось сопла располагается под некоторым углом к направлению движения лопаток.

Особенность течения газа или пара через сопло с косым срезом заключается в том, что при малых противодавлениях р ₂/ р ₁ < b_кр струя газа по выходе из сопла смещается на угол d, величина которого определяется условием равенства давлений в плоскости косого среза ЕС (см. рис. 8.8) и наружного давления р ₂ (расчетный режим истечения). В этом случае сопло с косым срезом действует аналогично соплу Лаваля, т. е. часть сопла ABDC является как бы суживающейся частью комбинированного сопла (в сечении CD = f _мин, w = w _кр), а часть сопла CDE: — его расширяющейся частью (w _у > w _зв).

Лекция №7