МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до індивідуальних занять
на тему «Розрахунок сопла Лаваля»
з курсу “Пневмодинамічні машини та установки”
для студентів напряму підготовки 05050205
“Гідравлічні машини, гідроприводи та гідропневмоавтоматика”
денної і заочної форми навчання
Суми
Сумський державний університет
2013
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
До друку та в світ
дозволяю на підставі
"Єдиних правил", п. 2.6.14
Заступник першого проректора -
начальник організаційно -
методичного управління В.Б. Юскаєв
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до індивідуальних занять
на тему «Розрахунок сопла Лаваля»
з курсу “Пневмодинамічні машини та установки”
для студентів напряму підготовки 05050205
“Гідравлічні машини, гідроприводи та гідропневмоавтоматика”
денної та заочної форм навчання
Усі цитати, цифровий,
фактичний матеріал
і бібліографічні
відомості перевірені,
запис одиниць
відповідає стандартам
Укладачі : С. М. Ванєєв
О. С. Ігнатьєв
Відповідальний за випуск О. Г. Гусак
Декан факультету технічних систем та
енергоефективних технологій О. Г. Гусак
Суми
Сумський державний університет
2013
Навчальне видання
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до індивідуальних занять
на тему «Розрахунок сопла Лаваля»
з курсу “Пневмодинамічні машини та установки”
для студентів напряму підготовки 05050205
“Гідравлічні машини, гідроприводи та гідропневмоавтоматика”
денної та заочної форм навчання
Відповідальний за випуск О. Г. Гусак
Редактор
Комп’ютерне верстання
Підп. до друку .13, поз.
Формат 60х84/16. Ум. друк. арк. . Обл.-вид. арк. . Тираж 25 пр. Зам. №
Собівартість вид. грн к.
Видавець і виготовлювач
Сумський державний університет,
вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, 40007
Свідоцтво суб’єкта видавничої справи ДК № 3062 від 17.12.2007.
Методичні вказівки до індивідуальних занять на тему «Розрахунок сопла Лаваля» з курсу “Пневмодинамічні машини та установки” / укладачі : С. М. Ванєєв, О. С. Ігнатьєв. – Суми : Сумський державний університет, 2013. – 32 с.
Кафедра «Прикладна гідроаеромеханіка»
ЗМІСТ
………………………………………………………………... ….С.
ВСТУП…………………………………………………………...…4
1. Завдання та вихідні дані…………………………………..….…4
2. Порядок розрахунку………………………………….………...7
2.1 Розрахунок параметрів у характерних перетинах
сопла Лаваля…………………………………………….………....7
2.2 Розрахунок зміни параметрів потоку вздовж довжини
сопла Лаваля……………………………………………………....13
Додаток А……………………………………………………..…..18
Список рекомендованої літератури……………………………..32
3
ВСТУП
Сопло Лаваля – це пристрій, призначений для переведення дозвукового потоку газу в надзвуковий потік. Конструктивно цей пристрій являє собою комбінований канал, що складається з початкової звужувальної (конфузорної) частини та вихідної розширювальної (дифузорної) частини. Перетин, що відділяє конфузорну та дифузорну частини, називається критичним перетином. Початковий дозвуковий потік у звужувальній частині прискорюється до швидкості звука, яка досягається в критичному перетині, потім у розширювальній частині проходить прискорення потоку і досягається надзвукова швидкість. Такий комбінований канал вперше був застосований швецьким інженером К.Г. Лавалем у 80-х роках ХІХ століття і одержав назву «сопла Лаваля».
1 Завдання та вихідні дані
Розрахувати параметри потоку газу в характерних перетинах та зміни цих параметрів по довжині сопла Лаваля. Схема сопла Лаваля показана на рисунку 1.
Рис.
1. Сопло Лаваля
4
Визначити:
– параметри гальмівного потоку (р*, Т*, *);
– невідомі параметри потоку газу (1, а1), наведену швидкість потоку 1, число Маха М1 і газодинамічні функції (1, 1, 1, q1) у вхідному перетині сопла;
– параметри потоку газу (ркр, Ткр, кр) і газодинамічні функції (кр, кр, кр, qкр) у критичному перетині сопла;
– параметри потоку газу (р2, Т2, 2, с2, а2), наведену швидкість потоку 2, число Маха М2 і газодинамічні функції (2, 2, 2, q2)у вихідному перетині сопла;
– витрата газу через сопло (G).
Побудувати залежність зміни по довжині сопла:
а) газодинамічних функцій , , , q, наведеної швидкості потоку та числа Маха М;
б) параметрів потоку газу: тиску (р), температури (Т), густини (), швидкості звука (а), швидкості потоку (с).
Параметри потоку газу у вхідному перетині сопла (швидкість потоку газу с1, температуру Т1, тиск р1) взяти з таблиці 1.
Геометричні параметри сопла:
– діаметр вхідного перетину сопла d1=50 мм;
– кут конусності дозвукової частини сопла 1=50о;
– кут розширення надзвукової частини сопла 2=10о.
Робоче тіло – повітря.
Витікання здійснюється в атмосферу
(взяти ратм = 0,1 МПа).
Процес течії газу в соплі взяти ізоентропним.
5
Таблиця 1 – Параметри потоку у вхідному перетині
сопла Лаваля
Варіант |
Параметр |
||
с1, м/с |
р1, МПа |
Т1, К |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
30 |
1,5 |
500 |
2 |
40 |
1,4 |
450 |
3 |
50 |
1,3 |
400 |
4 |
60 |
1,2 |
350 |
5 |
70 |
1,1 |
500 |
6 |
80 |
1,0 |
450 |
7 |
30 |
0,9 |
450 |
8 |
40 |
0,8 |
400 |
9 |
50 |
0,7 |
350 |
10 |
60 |
0,6 |
300 |
11 |
70 |
0,5 |
300 |
12 |
30 |
1,4 |
500 |
13 |
40 |
1,3 |
450 |
14 |
50 |
1,2 |
400 |
15 |
60 |
1,1 |
350 |
16 |
70 |
1,0 |
400 |
17 |
80 |
0,9 |
350 |
18 |
70 |
0,8 |
500 |
19 |
40 |
1,5 |
500 |
20 |
50 |
1,4 |
450 |
21 |
60 |
1,3 |
400 |
22 |
70 |
1,2 |
350 |
23 |
80 |
1,1 |
400 |
24 |
30 |
1,0 |
500 |
25 |
40 |
0,9 |
450 |
26 |
70 |
0,6 |
300 |
27 |
80 |
0,5 |
300 |
28 |
50 |
1,5 |
500 |
29 |
60 |
1,4 |
450 |
30 |
70 |
1,3 |
400 |
6