7. Адиабатное истечение идеального газа из суживающегося сопла. Звуковой режим.

Исходные данные: 1) параметры газа перед соплом , , , ( =0 – частный случай); 2)св-ва газа; 3)давление среды, куда происходит истечение; 4) геометрия сопла (иногда геом. размеры).

Истечение газа считается обратимым (без трения) и адиабатным, т.к. скорость истечения из сопла велика, время пребывания газа в канале мало, что позволяет пренебречь теплообменом с окр. средой. Из выражения

(dw/w) (1- )= -dF/F, M=w/a, видно, что если dF<0, то скорость потока в сопле не может превышать звуковую.

При выполнении условия β= устанавливается звуковой режим истечения. В устье сопла независимо от изменения давления среды устапавливается критическое давление. Дальнейшее снижение давления происходит только вне сопла, в рез-те чего часть внутр. энергии газа рассеивается в окр. среду и не идет на увеличение кинетич. энергии. На срезе сопла уст. и уменьшение давления среды не позволяет повысить скорость газа выше критического. Критическая скорость истечения может быть определена из выражения: = , для ИГ

Максимальный расход (он же критический)

==

8. Зависимость скорости истечения газа из сопла Лаваля от отношения

Теоретическая скорость истечения из сопла Лаваля:

W=

Таким образом, чем меньше отношение / , тем больше скорость истечения.

Вопрос 9. Адиобатное течение газов с трением.

Изобразим процесс адиобатного расширения в h-S диаграмме:

h₁-h₂=∆h – распологаемый теплоперепад

h₁-h_2Д=∆h_Д – действительный распологаемый теплоперепад

w_Д= 1 и 2Д это индексы

1 и 2 это индексы

w_Д/w=Ψ – скоростной коэффициент.

Для хорошо обработанных и спрофилированых сопел, которые имеют достаточно гладкую поверхность Ψ= 0,93…0,98

Коэффициент потери энергии в сопле ξ=(∆h-∆h_Д)/∆h

∆E_ТР=ω₁²/2- ω₂²/2 ∆Е_ТР=ξ*ω²/2

Коэффициент полезного действия канала: η_К=(ω_Д²/2)/ =(ω²/2)=Ψ²

Работа на преодоление сил трения в канале необратимо превращается в теплоту.

Заштрихованая часть-потеря энергии потока

Вопрос 10. Методы ускорения потока газов.

1. тепловое сопло. Тепловым соплом называется труба постоянного сечения, поток в которой ускоряется засчет подвода или отвода теплоты через стенки трубы. Пока скорость не достигнет скорости звукаследует подводить к стенам трубы некоторое количество теплоты, когда скорость станет звуковой - теплоту нужно отводить.

2. механическое сопло. Это теплоизолированная труба постоянного сечения в котором дозвуковой поток движется без трения. Ускоряется засчет отдачи работы на лопатки турбины внутри трубы. После достижения скорости поток поступает на лопатки нагнетателя, и скорость продолжает возростать.

3. комбинированное сопло у которого одна часть берется либо из геометрического, либо из теплового, либо механическогосопла, и комбинируется с одним из этих сопел.

4. расходное сопло. В трубе постоянного сечения путем нагнетания или отсоса газа через отверстие в боковой поверхности меняется расход газа.