Физика \ Теплофизика

Теплофизика. Часть 1 «Основы термодинамики»: Учебное пособие, страница 46

Критическая скорость потока из сужающегося сопла

wk=(2k p1v1/(k+1))1/2.

Максимальный массовый расход достигает при критическом отношении давлений  p2/p1=b , где bкр=(2/(k+1))k/(k+1)

mt max = S2 (k (2/(k+1))(k+1)/(k-1)p1/ v1)1/2.

Докритический режим истечения газа из сужающегося сопла p0 /p1³b.

Критический режим   p0 /p1<b, где р0- давление окружающей среды, Па.

Минимальное сечение сопла Лаваля

Smin = mt max /(k (2/(k+1))(k+1)/(k-1)p1/ v1)1/2 .

Значения b зависимости от показателя адиабаты приведены в таблице 1.

Таблица 1

Показатель адиабаты, k

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

Коэффициент 

0,6065

0,5847

0,5645

0,5457

0,5283

0,5120

9.10.1 Задачи

1)  Из баллона при  постоянном давлении р1 =5 МПа кислород, поступает через сужающееся устройство в среду с давлением р0 = 4 МПа Найти скорость истечения и массовый расход кислорода, если площадь выходного сечения сопла S2= 20 мм2. Начальная температура кислорода   100 0С, начальная скорость истечения равна нулю. Ответ: 212 м/с; 0,18 кг/с.

2)  Для условий предыдущей задачи найти скорость истечения, массовый расход и давление кислорода при истечении его через сужающееся сопло в атмосферу р0 = 0,1 МПа. Ответ: 336 м/с; 0,22 кг/с.

3)  В баллоне с воздухом поддерживается постоянное давление 0,5 МПа и температура 17 0С. Воздух вытекает через сужающееся сопло в среду с давлением 0,1 МПа . Найти внутренний диаметр выходного сечения сопла, если массовый расход воздуха при истечении 500 кг/ч. Ответ: 12,3 мм.

4)  Найти скорость истечения воздуха из сужающегося сопла и массовый расход, если р1 = 2,4 МПа , t1= 20 0C, р2= 0,1 МПа ,  площадь выходного сечения сопла 10 см2. Ответ: 313 м/с; 5,55 кг/с.

5)  Из сопла Лаваля вытекает воздух с начальным давлением 1,5 МПа и температурой -27 0С в среду с давлением 0,12 МПа . Диаметр узкой части сопла 40 мм. В течение некоторого времени через сопло прошло 400 кг воздуха. Найти его время истечения и скорость в выходном сечении сопла.

Ответ: 92,5 с; 558 м/с.

6)  Через сопло Лаваля происходит истечение воздуха в окружающую среду с давлением 0,11 МПа . Во входном сечении сопла давление воздуха 0,8 МПа , при температуре 20 0С. Найти конечную скорость истечения воздуха, а также давление и скорость его в узком сечении сопла.

Ответ: 505 м/с; 0,42 МПа; 313 м/с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А 

ВАРИАНТЫ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЗАДАНИЯ 1

ПО ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

Вари ант

Процесс

З а д а ч и   и з   п о д р а з д е л о в

9.2

9.3

9.4

9.5

9.6

1

2

3

4

5

6

7

1

v= const

2...6

1...7

1...6

3,4, 11...15

1...5

2

p= const

3...7

2...8

3...8

2...8

2...6

3

T= const

4...8

3...9

4...9

3,4, 11...15

3...7

4

pvk= const

6...10

4...10

5...10

4...10

4...8

5

pvn= const

7...11

5...11

7...12

5...11

5...9

6

v= const

9...12,14

6...12

6...11

6...12

6...10

7

p= const

10...12,14,15

7...13

8...13

7...13

7...11

8

T= const

13...17

8...14

8...11,1,2

8...14

1,8...11

9

pvk= const

14...17,2

9...15

9...12,3,4,6

9...15

9...11,1,2

10

pvn= const

15...17,2,3

10...16

1,2,10...13

1,2, 10...14

1...3, 10,11

11

p= const

3...5,16,17

11...17

3,4,7,9...11

3,4, 11...15

1...4,11

12

pvk= const

4... 7,17

12...18

3...7,9

3...7,8,9

2...4,7,8

13

v= const

5...8,9,10

13...18,20

8...11,4,6

4...8, 10,11

3...5,9,10

14

T= const

6...9,3,14

14...18,21,22

9...12,3,7

5...9, 12,13

4...6,1,11

15

pvn= const

5...7,2,11

5...9,3,7

8...11,1,2

6...10,2,5

5...7,2,11

16

pvk= const

16...17,4,7,6

9...12,1,2,4

5...9, 12

1…7

9...11,4,7

17

v= const

9...11,14,16

7..9,11…14

6...10,5

3…9

1...3, 8,10
Скачать файл