Содержание практических занятий
И методические указания к их выполнению
Практическое занятие 1
Задание 1
Определить скорость, температуру и расход воздуха, вытекающего из сопла в атмосферу с давлением p1=0,1 МПа. Площадь самого узкого сечения сопла fmin, параметры воздуха на входе в сопло p0,t0, коэффициент скорости сопла j (принять из таблицы 1). Скорость газа на входе в сопло принять c0=40 м/с. Процесс истечения проиллюстрировать в si-диаграмме. Принять для воздуха k=1,4; R=287,3Дж/кг К.
Таблица 1 - Исходные данные к заданию 1
| № последней цифры шифра | P 0 , МПа | j | № предпоследней цифры шифра | f min , см2 | t 0 ,oC |
| 0 | 0,15 | 0,98 | 0 | 0,5 | 200 |
| 1 | 0,20 | 0,97 | 1 | 1,0 | 180 |
| 2 | 0,25 | 0,96 | 2 | 1,5 | 160 |
| 3 | 0,30 | 0,95 | 3 | 2,0 | 140 |
| 4 | 0,35 | 0,94 | 4 | 2,5 | 120 |
| 5 | 0,40 | 0,93 | 5 | 3,0 | 100 |
| 6 | 0,45 | 0,92 | 6 | 3,5 | 80 |
| 7 | 0,50 | 0,91 | 7 | 4,0 | 60 |
| 8 | 0,55 | 0,90 | 8 | 4,5 | 40 |
| 9 | 0,60 | 0,89 | 9 | 5,0 | 20 |
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 с1t – 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 ср – 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=βкр – режим критический; β<βкр - 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.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 136; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!