Теоретичні відомості що до виконання практичної роботи № 4

В сучасній техніці все більше застосування отримали машини та прилади, в яких виконання механічної роботи пов'язане з перетворенням потенціальної енергії (енергії тиску) газа або пари в кінетичну енергію потоку (струменя) робочого тіла. Вивчення робочих процесів обладнання, дія яких базується на використанні кінетичної енергії потоку, набуває все більше значення, особливо у зв'язку з розвитком сучасної теплотехніки (парові та газові турбіни),реактивна техніка, машинобудівна промисловість (інжектори, форсунки) та холодильна техніка.

Під стіканням розуміють рух робочого тіла крізь обладнання, яке має канал певної форми.

Канал змінного перерізу, під час проходження крізь який потік газу розширюється із зменшенням тиску та збільшенням швидкості, називають соплом.

Процес стікання газів та пари відбувається настільки швидко, що за час проходження крізь сопло процес теплообміну не встигає відбуватись тому такий процес можна розглядати як адіабатний.

Основними характеристиками такого процесу є

1.Масова витрата –відношення маси потоку який проходить вихідний переріз сопла до часу проходження.

m_t=ρV_t

2.Дослідним шляхом було встановлено що сопло, крізь яке відбувається стікання, сталого перерізу або такого що звужується до тиску p у вихідному перерізі може зменшуватись лише до певної межі; такий тиск носить назву критичного і позначається p_к. Відношення p_к/p₀ має назву критичного відношення тисків та позначається β; воно визначається за формулою

β= p_k/p₀=[2/(k+1)]^k/(k-1)

Існує два режиму стікання:

а) докритичний режим коли p₀/p₁>β; при цьому відбувається повне розширення

робочого тіла.

б) критичний режим коли p₀/p₁<β; внаслідок чого відбувається неповне розширення

робочого тіла та його тиск при виході з сопла не дорівнює тиску навколишнього

середовища p_{0 ,} а залишається p_k.

Закритичний режим стікання можливо отримати,якщо при p₀/p₁<β до частини сопла яка звужується додати частину яка розширюється. У цьому випадку тиск потоку у мінімальному перерізі S_min дорівнює p_k , а тиск у перерізі S_вих при відповідному вибору площі перерізу можна довести до тиску зовнішнього середовища p_0. Таку насадку запропонував шведський інженер Лаваль і вона отримала назву сопло Лаваля. Вірно розраховане сопло Лаваля при будь- якому відношенню тисків 0< p₀/p₁<β надає можливість отримати повне розширення робочого тіла до тиску зовнішнього середовища та отримати надзвукову швидкість.

Масова витрата, у цьому випадку, дорівнює m_t,max-максимальній витраті яка визначається площею перерізу S_min. По заданих: масовій витраті m_t,max та відношенню тисків p₀/p₁<β визначають діаметр мінімального перерізу сопла d_min, діаметр вихідного перерізу d_вих та довжину L частини сопла що розширюється.

Поиск по сайту: