Методические указания к выполнению задания 1

Сопла предназначены для увеличения скорости рабочего тела, поэтому в идеальных соплах, в которых отсутствуют необратимые потери энергии, вся располагаемая энергия – располагаемая работа L₀ затрачивается на изменение внешней кинетической энергии потока

,                                               (1)

где  с_1t – теоретическая скорость истечения из сопла;

       c₀ – скорость потока на входе в сопло.

Располагаемую работу сопла определяют по формулам:

для реальных рабочих тел – паров

,                                        (2)

где       i ₀ – энтальпия рабочего тела на входе в сопло;

       i _{1 t} – энтальпия рабочего тела в конце изоэнтропийного процесса расширения;

для рабочих тел, которые по своим свойствам близки к идеальному газу

,                                 (3)

где    k – показатель адиабатного процесса;

      R – удельная газовая постоянная;

      T ₀ – температура газа на входе в сопло;

      p ₀ , p ₁ – давление газа, соответственно на входе в сопло и за соплом.

Если рабочим телом является воздух, который по своим свойствам близок к идеальному газу, то теоретическую скорость истечения из сопла можно определить по выражению:

.                                (4)

Действительные процессы течения сопровождаются необратимыми потерями энергии, поэтому действительная скорость истечения будет меньше теоретической, так как часть располагаемой работы Δ L будет затрачена на преодоление потерь энергии. Для характеристики эффективности работы сопел используют коэффициент скорости сопла φ, который равен отношению действительной скорости истечения к теоретической

.                                (5)

Таким образом, действительная скорость истечения будет равна

.                                            (6)

Температуру газа в конце изоэнтропийного процесса расширения можно определить по выражению

.                                        (7)

Действительная температура газа за соплом Т₁ будет выше теоретической T _{1 t}. Это вызвано тем, что в результате необратимых потерь энергии (потерь от трения) выделяется теплота, которая воспринимается потоком рабочего тела, при этом повышается энтальпия и температура рабочего тела за соплом.

Потери энергии в соплах определяются по выражению

.                                          (8)

Температуру газа за соплом можно определить по уравнению

,                                                (9)

где   с_р – изобарическая теплоемкость газа, которую для идеального газа определяют по формуле

.                                                  (10)

Течение в соплах может быть докритическим, критическим и сверхкритическим. Критическим режимом течения называется режим, при котором скорость потока становится равной местной скорости звука. При критических и сверхкритических режимах течения скорость потока достигает местной скорости звука в самом узком сечении сопла – горле. Режим течения в соплах определяется по степени понижения давления и критической степени понижения давления, которая зависит только от теплофизических свойств рабочего тела и определяется по выражению

.                                        (11)

Если β> β _кр – режим докритический; β=β_кр – режим критический; β<β_кр - режим сверхкритический.

Для докритического режима течения расход рабочего тела определяется по выражению

,                         (12)

где ,  - соответственно, давление и удельный объём заторможенного потока на входе в сопло.

Параметры заторможенного потока на входе в сопло определяются по уравнениям

,                                                   (13)

,                                       (14)

.                                                    (15)

Для критического и сверхкритического режимов течения расход определяется по выражению

.                                  (16)

Из выражения (16) следует, что при критических и сверхкритических режимах течения расход рабочего тела зависит от минимальной площади проходного сечения сопла, начальных параметров рабочего тела и его теплофизических свойств.

Иллюстрация процесса расширения газа в соплах выполняется на миллиметровой бумаге с соблюдением масштаба по оси ординат. Образец иллюстрации приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Образец иллюстрации процесса расширения газа в соплах

 

Задание 2

Определить скорость и температуру воздуха, вытекающего из диффузора в среду с давлением р₂, геометрическую степень диффузорности, если КПД диффузора равен h _д, параметры воздуха на входе в диффузор: давление р₁, температура t₁, скорость воздуха w₁ (исходные данные выбрать из таблицы 2). Принять для воздуха k=1,4; R=287 Дж/кг К. Процесс повышения давления в диффузоре проиллюстрировать в si-диаграмме.

 

Таблица 2 – Исходные данные к заданию 2

 

№ последней цифры шифра	р 1 , МПа	р 2 , МПа	w 1 , м/с	№ предпоследней цифры шифра	t 1 , oC	h д
0	0,100	0,160	400	0	38	0,96
1	0,105	0,165	410	1	36	0,94
2	0,110	0,170	420	2	34	0,92
3	0,115	0,175	430	3	32	0,90
4	0,120	0,180	440	4	30	0,88
5	0,125	0,185	450	5	28	0,86
6	0,130	0,180	460	6	26	0,84
7	0,135	0,175	470	7	24	0,82
8	0,140	0,170	480	8	22	0,80
9	0,145	0,165	490	9	20	0,82

 

---

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 390; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!