Методика расчета соплового канала при истечении через него веществ с начальной скоростью больше нуля

Рассмотрим практическое применение параметров полностью заторможенного потока при расчёте комбинированного сопла, в котором начальная скорость вещества больше нуля (с_о>0).

Все ранее полученные зависимости для истечения через сопло газа (пара) были получены при начальной скорости потока c_о=0. Для того чтобы можно было ими пользоваться при c_о>0, начальные параметры газа (пара) приводят к параметрам полностью изоэнтропно (s=const) заторможенного потока. При этом процесс расширения можно представить в виде адиабатного процесса, начинающегося от параметров изоэнтропно заторможенного потока, рис. 4.16. В точке 1* фиксируется фиктивное состояние вещества с нулевой скоростью. Определяется энтальпия полностью заторможенного потока h_о* как

, (4.30)

и по s_о и h_о* находится давление заторможенного потока Р_о*. Используя давление Р_о*, определяется критическое давление:

Р_кр = _крР_о* . (4.31)

Дальнейший расчёт сопла ведётся традиционным путём относительно параметров точки 1* – полностью заторможенного потока:

, (4.32)

, (4.33)

где h_крi – определяется по Р_кр=_крР_о*.

Необходимо обратить внимание на то, что при таком истечении пользоваться коэффициентами (, _с, ), характеризующими необратимость процесса, можно только на реальном (1-2*) процессе, т.к. процесса 1-*1 нет.

Вопросы для самоподготовки к главе 4

1. Для чего используются сопловые каналы ?

2. Какие допущения приняты при первоначальном анализе процесса истечения газа через сопловой канал ?

3. При каких условиях скорость истечения из соплового канала достигает максимального значения ?

4. Какой основной вывод позволяет сделать при анализе процесса истечения газа через сопловой канал величина относительного массового расхода газа G/f ?

5. При каких условиях профиль соплового канала должен быть суживающимся и почему ?

6. При каких условиях профиль соплового канала должен быть комбинированным с расширяющейся частью и почему ?

7. Чему равна скорость истечения газа в минимальном сечении комбинированного сопла с расширяющейся частью ?

8. Какие условия определяют максимальный массовый расход газа через любой сопловой канал ?

9. Что необходимо сделать для того, чтобы увеличит расход газа через данный сопловой канал ?

10. Какие особенности расчета адиабатного процесса истечения водяного пара через сопловой канал по отношению к аналогичному процессу истечения идеального газа ?

11. Какие коэффициенты харатеризуют необратимость реального адиабатного процесса истечения через сопловой канал ?

12. Может ли быть больше единицы коэффициент расхода сопла, если может, то объясните чем это вызвано ?

13. Поясните, как изменяются параметры газа и скорость в процессе его торможения в диффузоре, на плоскости и выпуклой поверхности.

14. Как изменяется давление газа и энтальпия в конце процесса полного его торможения в диффузоре при обратимом и необратимом процессах ?

15. Какую температуру показывает термометр, установленный в канале с движущимся газом ?

16. Для чего используются параметры полностью заторможенного потока при расчете процесса истечения газа через сопловой канал с начальной скоростью больше нуля ?

17. Как рассчитать скорость в минимальном сечении комбинированного сопла при необратимом процессе истечения через него газа, если начальная скорость в сопловом канале больше нуля ?