Рисунок 1 – Сопло Лаваля

Данные для решения задачи.
Вариант задания выбирается по последней цифре зачетной книжки.

Таблица 1

Исходные данные по вариантам

	Варианты
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Газ	Н2	О2	N2	Не	воздух	СО2	Аr	О3	СО	Кr
Массовый расход жидкости Qm, кг/с	9.5	9	8	8.5	7	10.5	10	9	9.5	7.5
Параметры торможения p0, МПа; Т0, К.	9 625	10 500	8 610	6 530	7 420	8 515	9 635	7 468	6 545	10 510
Скорость входа газа WВХ, м/с	170	160	185	167	150	175	164	178	159	180
Углы раствора: дозвуковой части	65º	64º	62º	60º	75º	75º	61º	60º	68º	72º
Углы раствора: сверхзвуковой части	35º	44º	52º	70º	65º	35º	51º	20º	48º	32º
Давление на срезе сопла pср, МПа	0,002	0,001	0,003	0,004	0,005	0,002	0,001	0,005	0,003	0,004

---

Таблица 2

Основные физические свойства газов


Определить:

Необходимо провести газодинамический расчёт сопла Лаваля, обеспечивающего на расчётном режиме заданный расход газа. Для этого нужно провести расчёт параметров газа во входном, в критическом, в выходном и в дополнительных сечениях (1,2,3,4), определить профиль сопла и обобщить полученные результаты.
Методические указания по выполнению задачи.
1. Провести расчёт параметров газа в критическом сечении.

Находим газовую постоянную для газа:
,

где  – молярная масса газа;

R₀ – универсальная газовая постоянная.

Из уравнения Менделеева - Клайперона найти плотность газа при полной остановке:
.
Найти скорость звука при полной остановке газа:
,
где k – показатель адиабаты газа.

Определить скорость звука в критическом сечении:
.
Определите максимальную скорость газового потока по формуле:
.
В критическом сечении число Маха М_кр=1 и коэффициент скорости , откуда находим скорость газового потока в критическом сечении.

Найти в критическом сечении:

- температуру газа
,
- давление газа
,
- плотность газа

.
Из уравнения неразрывности потока найти площадь критического сечения:

---

.
Найти диаметр критического сечения:
.
2. Провести расчёт параметров газа во входном сечении.

Найти коэффициент скорости во входном сечении:
.
Найти во входном сечении:

- температуру газа

,
- давление газа

,
- плотность газа

.
Найти площадь входного сечения:
.
Найти диаметр входного сечения:
.
Вычислить скорость звука во входном сечении:
.
Определить число Маха во входном сечении:
.
3. Провести расчёт параметров газа в выходном сечении, задаваясь условием, что давление газа в выходном сечении p_вых равно давлению на срезе сопла p_ср: p_вых=p_ср.

Методика расчета основных параметров аналогично как в предыдущем пункте.

Найти коэффициент скорости в выходном сечении .
.
Найти температуру газа в выходном сечении, плотность газа в выходном сечении, скорость газового потока в выходном сечении.

Из уравнения неразрывности потока найти площадь выходного сечения, диаметр выходного сечения.

Вычислить скорость звука в выходном сечении. Определить число Маха в выходном сечении.

4. Определить геометрический профиль сопла.

---

Для того необходимо:

- определить длину суживающейся (дозвуковой) части сопла:
м,
- определить длину расширяющейся (сверхзвуковой) части сопла:
м,
- вычислить общую длину сопла:

.

На рисунке изобразить геометрический профиль сопла.

5. Провести расчёт дополнительных сечений.

Методика расчета основных параметров дополнительных сечений аналогично как в пункте 3.

Сечения 1 и 2 выбрать между входным и критическим сечением.

Сечение 1:

Взять скорость в 1 сечении W_вх 1 < W₂кр. Найти коэффициент скорости в сечении 1: . Найти в сечении 1 температуру газа, давление газа, плотность газа. Из уравнения неразрывности потока найти площадь сечения 1. Найти диаметр сечения 1.

Определить расстояние между сечением 1 и критическим сечением, учитывая, что угол α₁ < угла раствора дозвуковой части α: . Вычислить скорость звука в сечении 1. Определить число Маха в сечении 1

Сечение 2:

Взять скорость во 2 сечении W₁ < W₂кр. Методика расчета аналогична как для сечения 1. При вычислении расстояния между сечением 2 и критическим сечением, учитывать, что угол α₂ = углу раствора дозвуковой части α. Сечения 3 и 4 выбрать между критическим и выходным сечением. Методика расчета аналогична как для сечения 1.

Сечение 3:

Взять скорость в 3 сечении W_кр 3 < W₄вых. При вычислении расстояния между сечением 3 и критическим сечением, учитывать, что угол β₃ = углу раствора сверхзвуковой части β.

Сечение 4:

Взять скорость в 4 сечении W₃ < W₄вых. При вычислении расстояния между сечением 4 и критическим сечением, учитывать, что угол β₄ > угла

раствора сверхзвуковой части β < угла раствора дозвуковой части α.
6. Результаты расчетов свести в таблицу.

Параметры		р·10-6 , Па	λ	ρ, кг/м3	W, м/с	F, м2	T, К	a, м/с	M
сечения
1	входное
2	1 доп.
3	2 доп
4	критическое
5	3 доп
6	4 доп
7	выходное

7. Построить графики зависимостей изменения параметров газа по сечению сопла.

С помощью основных (входного, критического и выходного) и дополнительных сечений 1, 2, 3, 4 строим графики изменения параметров р, T, W, a, ρ по длине сопла.

Ниже приведен график для примера


8. Сформулировать выводы.

Описать как изменяются параметры газа при течении газа по каналу с изменяемой геометрией. Определить на каком режиме работает сопло (нормальном, недорасширения, перерасширения). Указать при этом по каким двум признакам это определено.

1   2

---

Смотрите также файлы

• I. Рюриковичи великие Киевские князья Глава ii. Рюриковичи великие князья Владимирские.docx

• Конспект по лепке в средней группе Грибы.docx

• Вопросы Назовите основные элементы электрической цепи.pdf

• Презентациялар Педагогты атыжні Кні Сынып 4.doc

• Цель работы освоение методов анализа линейных систем с помощью программы Vissim изучение основных характеристик типовых линейных звеньев. Задание к работе.docx