4. Журнал наблюдений
5. Схематичное изображение докритического и критического режимов истечения газа в т,s - диаграмме.
Рис. 3. Изображение процессов истечения газа через суживающееся сопло в T, s – диаграмме:
а – докритическое истечение, б – критическое истечение
Данный рисунок позволит более наглядно представить физическую природу процессов истечения газов через суживающееся сопло и понять методику их расчета.
6. Расчет процесса истечения
6.1. Давления
Первоначально рассчитывается давление газа на входе в сопло PО'. Оно меньше атмосферного PО на величину потерь давления в расходомерной диафрагме (в диафрагме идет процесс дросселирования 1-2 см. рис.3)
PО' = PО – ΔH = 105 - 67,8 = 105, Па,
где PО =(В/750)105, – атмосферное давление в Па, при барометрическом давлении В в мм рт. ст.,
ΔH - потеря давления в расходомерной диафрагме в Па.
Давления в минимальном сечении сопла P1 и за соплом Pк рассчитываются по показаниям индикаторных приборов ΔP2 и ΔP3, исходя из того, что их размерность соответствует кГс/см2:
P1 = PО – ΔР2·0,981·105 = 105 – 0,1∙0,981∙105 = 0,902∙105, Па,
PК = PО – ΔР3·0,981·105 = 105 – 0,1∙0,981∙105 = 0,902∙105, Па.
Теоретическое
давление в минимальном сечении сопла
заносится в журнал наблюдений после
анализа экспериментальных данных
процесса истечения.
6.2. Анализ процесса истечения
Характер процесса истечения газа через сопловый канал определяется степенью изменения давления ε и давлением за сопловым каналом РК:
,
она сравнивается с
;
где к = сР/cv (для воздуха к = 1,4; εКР = 0,528).
PКР = PО’εКР;
при PК > PКР и ε > εКР - истечение докритическое: P1 = PК;
при PК ≤ PКР и ε ≤ εКР - истечение критическое: P1 = PКР.
Таким образом, теоретическое давление в минимальном сечении сопла будет равно давлению за соплом P1теор = Pк в режимах докритического истечения, когда Pк>Pкр. Во всех режимах критического истечения Pк≤Pкр, теоретическое давление в минимальном сечении сопла остается неизменным и равным критическому давлению P1теор=Pкр=Po' εКР.
Исходя из вышеизложенного, заполняется графа P1теор журнала наблюдений.
6.3. Определение расхода при докритическом истечении
(Pк > Pкр)
а) Теоретический расход воздуха, кг/с, через суживающееся сопло в этом режиме истечения соответствует обратимому процессу истечения 1-3 (см. рис.3,а) и определяется по формуле (6)
,
где PК = P1теор. При заполнении таблицы расчетных данных P1теор берется таким же, как PК вплоть до PК = PКР;
f1 - площадь минимального сечения сопла, м2, при его диаметре d1=1,55 мм:
;
vO - удельный объем воздуха, м3/кг, на входе в сопло:
;
Po' – усредненное давление перед соплом:
,
берется как средняя арифметическая величина для упрощения расчетов vo. Поскольку Po' изменяется очень незначительно, можно принять Po' и vo постоянными для расчета теоретического расхода воздуха через сопло.
б) Опытный расход Gоп определяется по тарировочной таблице расходомерной диафрагмы Gоп=f(ΔН) как функция от перепада давлений на диафрагме.
Тарировочная таблица расходомерной диафрагмы приведена в приложении.