2.1 Расчёт первого участка – резкое сужение

Определяем скорость W, на первом участке:

; (2.1)

где , - плотность жидкости;

;

Число Рейнольдса Re на первом участке определяется по формуле:

; (2.2)

где , - вязкость жидкости;

Абсолютную шероховатость , м для цельносварных стальных труб определяется из / ист. 1 приложение 2/. Мы взяли этот коэффициент для новых или старых в лучшем состоянии, сварные или клепанные соединения.

;

Находим относительную , м шероховатость на первом участке:

;

Определяем режим течения на первом участке:

;

Сравним с числом Рейнольдса .

При сравнении получили область гладкостенного режима, т.е. . Коэффициент рассчитывается по формуле Блазиуса:

; (2.3)

.

Определяем потери h, м по длине трубопровода:

; (2.4)

.

Вычислим потери на резком сужении , м на первом участке:

; (2.5)

;

.

2.2 Расчёт второго участка – диффузор

Определяем скорость W, на втором участке из формулы (2.1):

;

где , - плотность жидкости;

;

.

Число Рейнольдса Re на втором участке определяется по формуле (2.2):

;

где , - вязкость жидкости;

;

.

Абсолютная шероховатость , м для цельносварных стальных труб определяется из / ист. 1 приложение 2/ :

;

Находим относительную шероховатость , м; на втором участке:

;

Определяем режим течения на втором участке:

;

Сравним с числом Рейнольдса .

При сравнении получили область гладкостенного режима, т.е. . Коэффициент рассчитывается по формуле Блазиуса (2.3):

;

.

Определяем потери по h, м длине трубопровода по формуле (2.4):

.

Вычислим потери , м на местных сопротивлениях на втором участке по формуле (2.5):

;

;

Где ;

;

.

;

.

2.3 Расчёт третьего участка – задвижка

Определяем скорость W, на третьем участке из формулы (2.1):

;

где , - плотность жидкости;

;

.

Число Рейнольдса Re на третьем участке определяется по формуле(2.2):

;

где , - вязкость жидкости;

;

Абсолютная шероховатость , м для стальных цельносварных труб определяется из / ист. приложение 2/:

;

Находим относительную шероховатость , м на третьем участке:

;

Определяем режим течения на третьем участке:

;

Сравним с числом Рейнольдса . При сравнении получили область доквадратичного сопротивления. Коэффициент рассчитывается по формуле Альтшуля:

;

;

Определяем потери h, м по длине трубопровода (2.4):

.

Вычисли потери , м на местных сопротивлениях на третьем участке (2.5):

;

;

.

2.4 Расчёт суммарных потерь

2.4.1Определение типа трубопровода

Вычислим суммарные потери по длине трубопровода , м :

;

Найдём суммарные потери на местных сопротивлениях , м :

;

Общие суммарные потери составили ,м :

;

Так как , то трубопровод гидравлически короткий.

3 Газодинамический расчёт сопла Лаваля

3.1 Расчёт параметров газа в критическом сечении

Находим газовую постоянную R, для азота:

; (3.1)

Из уравнения Менделеева-Клайперона находим плотность газа , при полной остановке:

; (3.2)

.

Находим скорость звука , при полной остановке газа:

; (3.3)

;

где k- показатель адиабаты равный 1,4 для двухатомного газа.

Определим скорость звука в критическом сечении , :

; (3.4)

;

Максимальную скорость газового потока , находим по формуле:

; (3.5)

;

При расчёте будем пользоваться следующими газодинамическими функциями:

; (3.6)

; (3.7)

. (3.8)

В критическом сечении коэффициент скорости и число Маха равны единице:

;

Откуда находим скорость газового потока в критическом сечении , :

;

Используя газодинамическую функцию , находим температуру газа , K в критическом сечении:

;

Рассчитаем давление газа , МПа в критическом сечении, используя газодинамическую функцию :

;

Найдём плотность газа , в критическом сечении, используя газодинамическую функцию :

;

Из уравнения неразрывности потока находим площадь , м² критического сечения:

; (3.9)

;

Находим диаметр критического , м сечения:

; (3.10)

.