- •Курсовая работа
- •Используемые индексы
- •Общие методические указания
- •Задание на термодинамический расчет сопла Лаваля
- •В ходе расчёта требуется:
- •Теоретические основы курсовой работы и порядок выполнения расчета Теоретические основы работы
- •Порядок выполнения расчёта
- •Выполнение расчета Расчёты для входного сечения
- •Расчёты для критического сечения
- •Расчёты для выходного сечения
- •Результаты вычислений
- •Графическая часть
Расчёты для критического сечения
1.βкр = 0,528.
2.Определение параметров газа в критическом сечении:
а) давление: ркр = βкр·p0* = 0,528·9,5·105 = 501 600 Па (0,5016 МПа) б) температура: Tкр = T0*·= 1200·0,5280,286 = 999,665 К
в) удельный объём находится с помощью уравнения состояния идеального газа (уравнение Клапейрона): кр = == 0,572 м3/кг
г) плотность (величина, обратная удельному объёму):
ρкр = == 1,748 кг/м3
3.Скорость потока:
Скр === 634,407 м/с
4.Местная скорость звука:
акр ==633,771 м/с
5.Число Маха – отношение местной скорости потока к скорости звука в нём:
Mкр = = = 1,001, т.к Mкр = 1 - поток в этом сечении (в критическом) будет звуковым.
6.Геометрические размеры сопла:
а) площадь кр – го поперечного сечения сопла:
Fкр = == 0,008 м2
б) диаметр кр - го сечения сопла:
= = 1,01634 м (101,634 мм)
Расчёты для выходного сечения
1.βвых = pс/ p0* = 0,04.
2.Определение параметров газа на выходе из сопла:
а) давление: рвых = βвых·p0* = 0,04·9,5·105 = 38000 Па (0,038 МПа) б) температура: Tвых = T0*·= 1200·0,040,286 = 477,937 К
в) удельный объём находится с помощью уравнения состояния идеального газа (уравнение Клапейрона):вых = == 3,610 м3/кг
г) плотность (величина, обратная удельному объёму):
ρвых = == 0,277 кг/м3
3.Скорость потока:
Свых === 1204,419 м/с
4.Местная скорость звука:
авых==438,218 м/с
5.Число Маха – отношение местной скорости потока к скорости звука в нём:
Mвых = = = 2,748, т.к Mвых1 - поток в этом сечении (во входном) будет сверхзвуковым.
6.Геометрические размеры сопла:
а)площадь вых – го поперечного сечения сопла:
Fвых = == 0,027 м2
б) диаметр вых - го сечения сопла:
= = 0,185302 м (185,302 мм)
в) длина соответствующей части сопла (длина сверхзвуковой части сопла).
l2 = = = 156,682 мм
7.Общая длина сопла:
l = l1+l2 = 841,446+156,682 = 998,128 мм
8.Для обеспечения минимальных газодинамических потерь, на теплообмен и трения контур сопла специально профилируется. Каждая часть сопла обычно профилируется по радиусно-конической конфигурации с основными геометрическими характеристиками сопла.
Радиусы закругления определяться по формулам:
rвх = 0,4 dвх = 0,4·397,823 = 159,13 мм;
rкр =0,5 dкр = 0,5·101,634 = 50,817 мм;
rвых = 0,5 dвых = 0,5·185,302=92,65 мм.
Результаты вычислений
|
Вх |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 (Крит.) |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Вых |
βi |
0,999 |
0,990 |
0,950 |
0,900 |
0,800 |
0,528 |
0,400 |
0,300 |
0,200 |
0,100 |
0,050 |
0,040 |
Pi, Па |
949050 |
940500 |
902500 |
855000 |
760000 |
501600 |
380000 |
285000 |
190000 |
95000 |
47500 |
38000 |
Ti, К |
1199,657 |
1196,556 |
1182,525 |
1164,380 |
1125,810 |
999,665 |
923,359 |
850,429 |
757,314 |
621,128 |
509,433 |
477,937 |
Vi, м3/кг |
0,363 |
0,365 |
0,376 |
0,391 |
0,425 |
0,572 |
0,697 |
0,856 |
1,144 |
1,876 |
3,078 |
3,610 |
ρi, кг/м3 |
2,756 |
2,739 |
2,659 |
2,559 |
2,352 |
1,748 |
1,434 |
1,168 |
0,874 |
0,533 |
0,325 |
0,277 |
Ci, м/с |
26,263 |
83,184 |
187,371 |
267,509 |
386,068 |
634,407 |
745,502 |
838,027 |
943,057 |
1078,403 |
1177,858 |
1204,419 |
ai, м/с |
694,278 |
693,380 |
689,303 |
683,994 |
672,570 |
633,771 |
609,102 |
584,553 |
551,624 |
499,569 |
452,427 |
438,218 |
Мi |
0,038 |
0,120 |
0,272 |
0,391 |
0,574 |
1,001 |
1,224 |
1,434 |
1,710 |
2,159 |
2,603 |
2,748 |
fi, м2 |
0,124 |
0,040 |
0,018 |
0,013 |
0,010 |
0,008 |
0,008 |
0,009 |
0,011 |
0,016 |
0,024 |
0,027 |
di, мм |
397,823 |
224,255 |
151,637 |
129,381 |
112,323 |
101,634 |
103,525 |
108,204 |
117,888 |
141,193 |
173,032 |
185,302 |
li, мм |
841,446 |
348,356 |
142,055 |
78,827 |
30,368 |
0,000 |
3,541 |
12,304 |
30,438 |
74,081 |
133,704 |
156,682 |