1681

Результаты опытов

Таблица 2.2

Обоз-

Едини-

Номера опытов

Расчетная величина

наче-

ца

по опыту

по h-d-диаграмме

С

ние

изме-

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

рения

1.

Истинное

значе-

tМ’

ОС

ние мокрого

термо-

метра

2.

Относ тельная

%

и

влажность

3.

Влагосодержан е

d

г/кг

сух. возд.

4.

Абсолютная влаж-

П

кг/м3

-

-

-

-

-

-

ность

бА

5.

Энтальп я

h

кДж/кг

6.

Парц альное дав-

рП

Па

ление пара

7.

Парц альное дав-

рН

ление насыщения

Па

8.

Температура точ-

tТР

ОС

-

-

-

-

-

-

ки росы

Контрольные вопросы

1.

Сформулируйте цель лабораторной работы и поясните, как она

достигается?

2.

Назовите основные узлы экспериментальной установки и укажи-

те их назначение.

3.

Как вы понимаете такие состояния, как насыщенный и ненасы-

щенный влажный воздух?

Д

4. Как вы понимаете термин «перенасыщенный» влажный воздух?

5. Как формулируется и записывается закон парциальных давлений

для влажного воздуха?

6.

Что называется абсолютной, относительной влажностью и вла-

госодержанием влажного воздуха?

И

7.

Как выражается и из чего складывается энтальпия влажного воз-

духа?

8.

Почему с увеличением температуры влажного воздуха его отно-

сительная влажность уменьшается?

13. Дайте определен е понятию точки росы. Как определяется тем-

С

пература

росы на диаграмме?

через сопло пр н мает

вид

w2

p2

l0

20

v dp h1 h2,

p1

И

чески из-за неизбежных потерь, связанных с необратимостью процес-

са, никогда не достигается.

Д

Исходя из равенства

w02 / 2 h0, теоретическую скорость исте-

чения рабочего вещества через сопло в рассматриваемом случае мож-

но определить по формуле

w0

44,72

, м/с.

2 1000 h0

h0

В резервуаре газ имеет параметры р1,

T1, v1 (ρ1), а на выходе из сопла р2, Т2, v2

(ρ2), w2. Давление среды, в которую про-

1

2

исходит истечение газа, обозначим р0.

p1, T1,

p2

Основной характер ст кой процесса ис-

w1

p0

течения

является отношение

конечного

w2

режимы

величина

1

2

давлен я

к начальному, т. е.

β = р0 / р1.

Рис. 3.1. Истечение газа из

С

В зав с мости от отношения давлений

резервуара через

суживаю-

можно выдел ть три характерных режи-

щееся сопло

бА

ма истечен я газа: при

β > βКР − докрити-

ческий, при β = βКР − критический и при β < βКР − сверхкритический

.

Значен е β, при котором расход газа достигает максимума, называ-

ется кр т ческ м βКР

находится по формуле

k

2 k 1

КР

.

(3.1)

k 1

а)

б)

p

в)

p

= КР

< КР

p

> КР

1'

1

1'

1

1'

1

и

2' р2=pКР

С

2

2'

р2=р0

2

2'

р2=pКР=р0

2

2'0 р0

20

бА

v

с

v

с

v

с

w2<с

w2=с

w2=с

w

w

w

Скорость газа на выходе из суживающегося сопла определяется по

формулам:

Д

– для первого случая, когда β > βКР,

р2 = р0:

k

k 1

w

2

p v

1 k

;

k 1

0

1 1

– для второго и в третьего случаев, когда

β = βКР, а р2 = рКР =

= р1·βКР = р0 и β < βКР, а р2 = рКР = р1·βКР > р0:

w

k

p v

k 1

КР

2

1

КР

k

;

k 1

1 1

И

или, подставив значение βКР из формулы (3.1), получим

w

КР

2

k

p v ,

k 1

1 1

k

2

1

w

2

p

v

k p

v

c.

КР

КР

КР

КР

КР

k 1

k 1

В этом содерж тся физическое объяснение тому, что при сниже-

давления

нии внешнего давлен я р0 ниже рКР скорость истечения не изменяет-

Сся, а остается равной wКР .

Действ тельно, если р0 > рКР, то w0 < wКР или w0 < c, т.е. всякое по-

нижен е

я р0 передается вдоль сопла в направлении, обратном

большему

движен ю потока, со скоростью (c − w0) > 0. При этом происходит

перераспределен е

и скоростей по всей длине сопла. В каж-

дом промежуточном сечении устанавливается новая скорость, соот-

ветствующая

расходу газа. Если же р0 снизится до рКР, то

А

дальнейшее понижение его уже не сможет распространяться вдоль

сопла, поскольку

скорость его распространения навстречу потоку

w

Д

нии, т. е. скорость истечения останется постоянной и равной wКР.

Рис. 3.3.

Изменение

Сопло Лаваля

G

скорости истечения и

w >c

расхода

газа через

Gmax

суживающееся сопло

Суживающее

сопло

И

и сопло

Лаваля от wКР

отношения давлений

w = c

КР

1,0

КР

1,0

h

необратимым процессом и сопровожда-

С

1

ется увеличением энтропии.

p1=const

hД

На рис. 3.4 в h-s-координатах пред-

h

ставлены процессы расширения газа 1-2

2Д

при истечении без трения и 1-2Д при ис-

течения

p2=const

2

течении с трением. При одинаковом пе-

репаде давлений р1 − р2

действительный

s

теплоперепад hД = h1 - h2Д меньше рас-

полагаемого h = h1 -

h2. В результате

бА

Рис. 3.4. Изоэнтроп йный и

этого действительная скорость истече-

действительный

процессы ис-

ния газа оказывается меньше теоретиче-

газа в h-s-д аграмме

ской.

Отношение разности располагаемого

и действ

тельного теплоперепадов (потери теплоперепада) к распола-

гаемому

теплоперепаду

называется коэффициентом потери

энергии

Отсюда

ζС

= (Δh −

h )/Δh.

(3.2)

hД

CДw

= (1 −

ζС )·Δh.

(3.3)

Коэффициентом потери скорости называется отношение

действительной скорости истечения к теоретической

w

.

И

С учетом выражений (3.2) и (3.3)

К С2 1 С .

3.

хема и

описание установки. Воздух от ресивера поршневого

компрессора (на схеме не показан) (рис. 3.5) по трубопроводу посту-

пает через измерительную диафрагму 1 к суживающемуся соплу 2. В

камере 3 за соплом, куда происходит истечение, можно устанавливать

различные давлен я выше барометрического путем изменения про-

ходного сечен

я для воздуха с помощью вентиля 5, а затем воздух

направляется в атмосферу. Сопло выполнено с плавным сужением.

СДиаметр выходного сечения сопла 2,15 мм. Суживающийся участок

сопла заканч вается коротким цилиндрическим участком с отверсти-

ем для отбора

рег страции давления р2М′ и температуры t2Д в вы-

ходном сечен

сопла (при ор 12). Измерительная диафрагма 1 пред-

ставляет собой тонк й

круглым отверстием по центру и вместе

диск

с дифманометром 7 служит для измерения расхода воздуха.

7

6

9

10

12

t1

t2

11

t

H

бА

p2М

pМ

p1М

Р2М'

8

4

Д

1

2

3

5

Из компрессора

В атмосферу

И

Рис.3.5. Схема установки