1681
.pdf4.Расчетные формулы и расчеты.
1.Атмосферное давление, Па, находится с учетом температурного расширения столбика ртути барометра по формуле
С |
|
рАТМ |
|
|
В 102 |
|
|
|||
|
1 1,815 10 4 |
tОКР . |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||
2. |
Перевод показаний образцовых манометров рМ, р1М, р2М' и р2М в |
|||||||||
абсолютные значен я давлений, Па, по формуле |
||||||||||
из |
|
|
||||||||
|
|
|
|
p |
рАТМ |
pМj рАТМ g pMj 104, |
||||
где g = 9,81 м/с |
2 |
− ускорение сво одного падения; рмj − показания од- |
||||||||
ного |
четырех манометров из та л. 3.1. |
|
|
|||||||
3. |
б |
|
|
|||||||
Перепад давлен я воздуха на диафрагме, Па, |
||||||||||
|
|
|
|
|
p g H, |
|
|
|||
где |
ρ = 1000 кг/м3 – плотность воды в |
U-образном вакуумметре; |
||||||||
|
|
|
|
|
А |
|||||
Н – показан е д фманометра, переведенное в м вод.ст. |
||||||||||
4. |
Плотность воздуха, кг/м3, по состоянию перед диафрагмой: |
|||||||||
|
|
|
|
|
B |
|
|
р |
, |
|
|
|
|
|
|
|
R t 273 |
|
|||
где R = 287 Дж/(кг·К) – газовая постоянная воздуха. |
||||||||||
5. |
Действительный расход воздуха, кг/с, через диафрагму (следова- |
|||||||||
тельно, через сопло): |
|
|
|
|
|
G |
5 |
Д 2,745Д10 B p. |
7.Значения энтальпий, кДж/кг, воздуха h1 Ииh2 в сечениях на входе
ина выходе из сопла определяются по общему уравнению:
hj cP tj ,
где сР = 1,006 кДж/(кг·К) – теплоемкость воздуха при постоянном давлении, которая может быть принята не зависящей от температуры;
31
tj – температура в рассматриваемом сечении, ОС; j – индекс рассматриваемого сечения.
8. Теоретическое значение температуры в выходном сечении сопла находится из условия адиабатного процесса истечения по формуле
|
p2 |
|
k 1 |
k 1 |
|
|
||
k |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
T1 |
k |
, |
О |
||
p |
|
|||||||
T2 T1 |
|
|
|
|
К, , а t2 = T2 − 273, С, |
|||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
где β – значен е отношения давлений. Величину β принимают по данным табл цы результатов расчета (табл. 3.2) для конкретного
|
опыта, когда реж м |
стечения докритический, т.е. β > βКР; для всех |
|||||||||||||||||||||||||
Состальных опытов, когда режим истечения критический или закрити- |
|||||||||||||||||||||||||||
, |
β пр н мается равной |
βКР (независимо от данных табл. |
|||||||||||||||||||||||||
|
3.2) и |
наход тся |
в |
зависимости |
от |
|
показателя |
адиабаты |
(для |
||||||||||||||||||
|
воздуха k = 1,4). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
9. Действ тельный процесс истечения сопровождается увеличени- |
||||||||||||||||||||||||||
|
ческий |
t2Д |
(рис. 3.4). Действительная скорость |
||||||||||||||||||||||||
|
ем энтроп |
|
температуры |
||||||||||||||||||||||||
|
истечен я, м/с, при этом также уменьшается и может быть найдена по |
||||||||||||||||||||||||||
|
уравнению |
бА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
h . |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
w2 Д |
44,72 |
h1 |
h2 |
Д |
44,72 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
10. Результаты расчетов должны быть продублированы в форме |
||||||||||||||||||||||||||
|
сводной табл. 3.2. |
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
По результатам расчетов построить в соответствующем масштабе |
||||||||||||||||||||||||||
|
график зависимости расхода газа от отношения давлений. |
Таблица 3.2 |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Результаты расчетов |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Обоз- |
Еди- |
|
|
|
|
|
|
|
И |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номера опытов |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Измеряемая вели- |
|
на- |
|
ни- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
чина |
|
|
|
че- |
|
ца |
|
1 |
2 |
3 |
|
4 |
|
5 |
|
6 |
|
|
7 |
8 |
9 |
|
10 |
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ние |
|
изм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
3 |
|
4 |
5 |
6 |
|
7 |
|
8 |
|
9 |
|
|
10 |
11 |
12 |
|
13 |
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1. |
Давление |
|
р |
|
Па |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
перед диафрагмой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2. |
Давление |
|
р1 |
|
Па |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
перед соплом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
3. |
Давление |
|
р2' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
в выходном |
|
сече- |
|
|
Па |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
нии сопла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32
Окончание табл. 3.2
|
|
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Давление |
р2 |
Па |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
за соплом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
Отноше- |
β |
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ние дав-лений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. |
Перепад |
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
давления |
на д а- |
Па |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фрагме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. |
Плот- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Действи |
кг/м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ность воздуха пе- |
ρ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ред диафрагмой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тельный |
расход |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
воздуха (с точно- |
G |
кг/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стью до трех зна- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чащих ц фр) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9. |
Теорети- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ческая температу- |
Т2 |
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ра в выходном се- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
чении сопла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10. |
Дейст- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вительная |
темпе- |
Т2Д |
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ратура в выходном |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
сечении сопла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11. |
Теоре- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тическая скоростьбАw2 м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
истечения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12. Дейст- |
w2Д |
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|||||
|
вительная ско- |
м/с |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
рость истечения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|||||||||
|
13. |
Коэф- |
ζС |
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фициент |
потери |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
энергии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14. |
Коэф- |
φС |
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фициент |
потери |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
скорости |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15. |
Коэф- |
ηК |
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фициент полезного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
действия канала |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
33
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте цель лабораторной работы и поясните, как достигается поставленная цель?
2. Назовите основные узлы экспериментальной установки и укажи-
те их назначение.
С6. Как зменяется скорость истечения через суживающееся сопло изменен β от 1 до 0 (покажите качественное изменение на гра-
3. Дайте определение процессов истечения и дросселирования.
4. Напишите уравнение первого закона термодинамики примени-
тельно к процессу стечения.
5. Нап ш те уравнение первого закона термодинамики примени-
тельно к процессу дросселирования.
фике расхода)?
7. Чем объясняется проявление критического режима при истече-
нии? |
|
|
|
при |
|||
8. В чем разл ч |
теоретического и действительного процессов ис- |
||
течения? |
|
|
|
9. |
Как |
|
теоретический и действительный процессы |
истечения в координатах h-s? |
|||
10. |
|
изображается |
|
Почему отличаются теоретическая и действительная темпера- |
|||
туры воздуха на выходе из сопла при истечении? |
|||
11. |
На каком основании процесс дросселирования используется |
||
при измерении расхода воздуха? |
|||
12. |
|
|
А |
Как может изменяться температура воздуха в процессе дроссе- |
|||
лирования? |
|
||
13. |
От чего зависят величины коэффициентов: потери скорости φС, |
||
|
|
|
Д |
потери энергии ζ и полезного действия канала η ? 14.Какие каналыС называются соплами? ИК
15. От каких параметров зависят расход и скорость газа при истечении через сопло?
16. Почему температуры воздуха перед диафрагмой и перед соплом равны?
17. Как изменяются энтальпия и энтропия потока газа при прохождении через диафрагму?
34