|
|
Юргпу (нпи) кафедра тэс и Т
ЮРГПУ (НПИ) кафедра ТЭС и Т
|
Определение критического давления и максимального расхода при истечении воздуха через суживающееся сопло
|
№ 6
|
|
1.Задание
1.1 Найти из опыта величину критического отношения давлений для случая истечения воздуха через суживающееся сопло.
1.2 Определить опытным путем максимальный расход воздуха через сопло.
1.3 Найти теоретическое значение максимального расхода и вычислить коэффициент расхода сопла.
2. Основные теоретические положения
Истечением называется ускоренное движение газа через относительно короткие каналы особой формы. Каналы, в которых происходит понижение давления и увеличение скорости движения газа, называется соплами. В соплах при адиабатном истечении происходит преобразование внутренней и потенциальной энергии в кинетическую. Сопла бывают суживающимися и расширяющимися.
Скорость истечения газаwчерез сопло зависит от начального состояния газа(перед соплом) и от отношения давленийβ = p2/p1, гдеp1, p2 – давления газа до и после сопла. Скорость истечения газа w из сопла возрастает с уменьшением β, но не может быть больше местной скорости звука.
Термодинамический анализ закономерностей соплового течения позволяет установить, что скорость истечения wна выходе из суживающегося сопла возрастает с уменьшением β, но не может быть больше местной скорости звука. Отношение давлений β, при котором скорость истечения становится равной местной скорости звука, называется критическим и вычисляется по формуле:
 (6.1)
при этом расход газа достигает максимального значения:
 (6.2)
При истечении через реальное сопло расход газа из-за потерь энергии будет меньше
g = µ g (6.3)
Здесь - коэффициент расхода сопла (µ < 1), определяемый опытным путем.
Расход газа через сопло при уменьшении βтакже возрастает вплоть доβ = βкр. При критическом отношении давлений расход достигает максимального значения qmaxи дальнейшее уменьшениеβне может привести к его изменению.
3. Схема экспериментальной установки
Рисунок 6 – Экспериментальная установка для определения критичес-
кого давления и максимального расхода при истечении воздуха через суживающееся сопло:
1 – пружинный вакуумметр; 2 – крышка сопла; 3 – сопло; 4 – регулирующий кран; 5 – баллон.
4. Порядок выполнения работы
При закрытой и зажатой винтом крышке откачивается воздух из баллона, по достижении начального разряжения в баллоне около 600 мм рт.ст. кран 4 закрывается. Отпускается и снимается винт, прижимающий крышку. Затем следует измерить начальное разряжение в баллоне вакуумметром и включив секундомер, открыть крышку. В процессе опыта давление разряжения измеряется и записывается через каждую минуту вплоть до значения 200 мм рт.ст. Барометрическое давление B = р1 измеряется ртутным барометром, имеющимся в лаборатории.
5. Таблица экспериментальных наблюдений
-
Время, τ,
мин.
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
Разряжение, h, мм.рт.ст.
|
627
|
608
|
590
|
558
|
533
|
495
|
467
|
450
|
419
|
403
|
-
Время, τ,
мин.
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
17
|
18
|
19
|
Разряжение, h, мм.рт.ст.
|
371
|
340
|
317
|
289
|
263
|
238
|
214
|
|
|
|
t- 23 оС, В = 756 мм рт.ст.
6. Обработка экспериментальных данных
Обработка экспериментальных данных заключается в проведении расчётов,
оценке относительной погрешности опытов. На основании полученных результатов формулируем необходимые выводы.
6.1 По результатам измерений строится график зависимости разряжения h от времени τ:
6.2 Определяем отношение давлений  по формуле:
 1-495/756 =0,34
и сравниваем со справочным значением  .
6.3 По полученной кривой на графике определяется величина:
 (627-495/0-300) = 0,44 Па/с.
6.4 Опытное значение максимального расхода воздуха через сопло:
 (0,075/287*296)*0,44=0,034 кг/с,
где емкость баллона V = 0,075 м3; R – газовая постоянная воздуха,  ;
Т – температура воздуха, К.
6.5 Теоретический расход воздуха определяется по формуле:
 0,785*0,19*(100791.72/289)= 52,01
где  площадь поперечного выходного сечения сопла,  мм – выходной диаметр сопла.
6.6 Коэффициент расхода:
 0,034/52,01=0,0006
7. Анализ результатов и выводы
Нашли из опыта величину критического отношения давлений для случая истечения воздуха через суживающееся сопло. Определили опытным путем максимальный расход воздуха через сопло. Нашли теоретическое значение максимального расхода и вычислили коэффициент расхода сопла.
|
Работу выполнил студент
Назарзода Ш.
|
Работу принял преподаватель
Курнакова Н.Ю.
|
Дата
| |
|
|
Скачать 102 Kb.