Термодинамический расчет сопла Лаваля
Критическое сечение как минимальный разрез, при котором достигается темп движения потока который равняется скорости звука. Применение уравнения Клапейрона для нахождения удельного объема. Методика определения параметров газа по длине сопла Лаваля.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.05.2016 |
| Размер файла | 276,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
1. Условие
1. Газовая постоянная воздуха R = 287 Дж/(); показатель адиабаты k = 1,4.
2. Давление и температура воздуха на входе в сопло .
3. Давление воздуха на выходе из сопла Рвых.
4. Расход воздуха через сопло G.
5. Углы раскрытия сопла . Значения величин, указанных в
п. 2-5, взять из табл. I (см. далее) по варианту.
Требуется:
1. Определять изменение параметров потока по длине сопла: давления Р, температуры Т, удельного объема v, плотности с.
2. Определить изменения по длине сопла: скорости потока w, местной скорости звука а, числа Маха М.
3. Определить геометрические размеру сопла: длину l, критический диаметр dкр (диаметр горловины), диаметр на входе dвх диаметр на выходе dвых.
4. Построить в масштабе на миллиметровой бумаге кривые изменения по длины сопла: давления P, температуры Т, плотности с, скорости потока w, скорости звука а. Графики кривых расположить под продольным профилем сопла, вычерченным в масштабе.
2. Основы теории
Основные зависимости при исследовании процессов течения газов выводятся при анализе уравнения неразрывности и двух уравнений первого закона термодинамики, написанных для зафиксированных и подвижных осей координат.
Расчет истечения начинают с определения области течения, которая может быть дозвуковой, звуковой, сверхзвуковой. Ее находят сравнением перепада давления с критическим перепадом, являющимся функцией свойств рабочего тела. Однако путем такого сравнения можно определить лишь возможность получения той или иной скорости.
Чтобы эта возможность стала действительностью, необходима соответствующая форма сопла. Канал, в котором достижима сверхзвуковая скорость, называется соплом Лаваля (по имени шведского инженера, предложившего это сопло для получения сверхзвуковой скорости в струе пара, работающей в турбине).
Сопло Лаваля состоит из сужающейся и расширяющейся частей. В сужающейся части скорость увеличивается от начального значения (если истечение происходит из большого сосуда, w=0) до скорости, равной местной скорости звука; в расширяющейся части наблюдается дальнейшее увеличение скорости потока. Для уменьшения потерь энергии расширяющаяся часть соединяется с сужающейся плавным переходом - горловиной. Это минимальное сечение, в котором достигается скорость движения потока, равная скорости звука, называется критическим сечением, а параметры газа - критическими.
Режим течения определяется сравнением перепада давлений:
с критическим перепадом:
,
где Pi, Pкр - статическое давление в i-м и критическом сечениях; - полное давление на входе в сопло: k - показатель адиабаты.
Из формулы для видно, что критическое отношение давлений не зависит от параметров торможения, а является только функцией физических свойств газа. В данном задании рабочее тело воздух, для которого k=1,4 и, следовательно, .
3. Порядок расчета
1. В соответствии с номером варианта выписать из табл. 1 параметры для выполнения задания.
2. Найти перепад давления в сопле:
,
если:
а)- дозвуковое истечение; б) - звуковое истечение; в) - сверхзвуковое истечение.
Сравнивая , определить режим истечения.
3. Для расчета параметров газа в промежуточных сечениях сопла задаться текущими значениями в диапазоне . Рекомендуются следующие значения : 1; 0,99; 0,95; 0,9; 0,8; 0,528; 0,4; 0.3; 0,2; 0,1; 0,05.
4. Определение параметров газа по длине сопла:
а) давление:
б) температура:
в) удельный объем находится с помощью уравнения состояния идеального газа (уравнение Клапейрона):
г) плотность (величина, обратная удельному объему):
5. Скорость потока:
6. Местная скорость звука:
.
7. Число Маха - отношение скорости потока к скорости звука в нем:
сопло критический клапейрон сечение
;
отсюда М<1 - дозвуковой поток; М = 1 - звуковой поток; М > 1 - сверхзвуковой поток.
8. Геометрические размеры сопла;
а) площадь поперечного сечения:
;
б) диаметр:
;
в) длина (отсчитывается от критического сечения):
1) дозвуковая часть:
2) Сверхзвуковая часть.
3) Общая длина:
9. Построить в масштабе сопло и под ним кривые изменения давления температуры, плотности, скорости потока, местной скорости звука.
Таблица 1 - Варианты задания 1
|
№ п/п |
,Па |
, К |
,Па |
G, кг/с |
б1, град |
б2 ,град |
Тст, К |
|
|
1 |
I |
723 |
0.045 |
0,9 |
12 |
20 |
500 |
|
|
2 |
2 |
1000 |
0,08 |
2,0 |
14 |
22 |
600 |
|
|
3 |
3 |
1100 |
0,09 |
2,0 |
16 |
24 |
600 |
|
|
4 |
4 |
1200 |
0,16 |
3,8 |
18 |
26 |
700 |
|
|
5 |
5 |
1000 |
0,2 |
4,5 |
20 |
28 |
600 |
|
|
6 |
6 |
1000 |
0,24 |
5,4. |
12 |
30 |
600 |
|
|
7 |
7 |
1100 |
0.21 |
6,0 |
14 |
32 |
600 |
|
|
8 |
8 |
1300 |
0.32 |
6.5 |
16 |
34 |
700 |
|
|
9 |
9 |
1200 |
0.30 |
8,0 |
18 |
35 |
700 |
|
|
10 |
10 |
1200 |
0,36 |
8.0 |
20 |
38 |
700 |
|
|
11 |
1 |
1000 |
0,035 |
1,0 |
12 |
24 |
600 |
|
|
12 |
2 |
1800 |
0,09 |
1,5 |
14 |
28 |
800 |
|
|
13 |
4 |
1000 |
0,12 |
4.0 |
16 |
32 |
600 |
|
|
14 |
6 |
1300 |
0,18 |
5.5 |
18 |
36 |
600 |
|
|
15 |
8 |
1100 |
0.30 |
8,0 |
30 |
40 |
600 |
|
|
16 |
10 |
1000 |
0,4 |
9.0 |
12 |
26 |
600 |
|
|
17 |
1 |
1200 |
0,04 |
1.2 |
14 |
28 |
700 |
|
|
18 |
3 |
1000 |
0.1 |
3,0 |
16 . |
30 |
500 |
|
|
19 |
5 |
1200 |
0,2 |
5.0 |
18 |
32 |
700 |
|
|
20 |
7 |
1200 |
0,28 |
7,0 |
20 |
34 |
700 |
|
|
21 |
9 |
1100 |
0,36 |
9,0 |
12 |
22 |
600 |
|
|
22 |
2 |
1200 |
0,07 |
1,8 |
14 |
24 |
700 |
|
|
23 |
4 |
800 |
0,14 |
4,0 |
16 |
28 |
500 |
|
|
24 |
6 |
1100 |
0,26 |
5,0 |
18 |
30 |
600 |
|
|
25 |
8 |
1100 |
0,36 |
7,0 |
20 |
32 |
500 |
|
|
26 |
10 |
1100 |
0,45 |
8,0 |
12 |
26 |
600 |
|
|
27 |
1,6 |
800 |
0,064 |
1,5 |
14 |
24 |
500 |
|
|
28 |
2,5 |
1000 |
0,1 |
2,0 |
16 |
28 |
600 |
|
|
29 |
3,5 |
1000 |
0,105 |
3.5 |
18 |
34 |
600 |
|
|
30 |
4,5 |
1200 |
0,18 |
4,0 |
20 |
30 |
700 |
|
|
31 |
5,5 |
1100 |
0,22 |
5,5 |
12 |
30 |
600 |
|
|
32 |
6,5 |
1200 |
0,26 |
6,0 |
14 |
34 |
700 |
|
|
33 |
7,5 |
1100 |
0,3 |
7,0 |
16 |
36 |
600 |
|
|
34 |
8,5 |
1000 |
0,255 |
8,0 |
18 |
28 |
600 |
|
|
35 |
9,5 |
1200 |
0,38 |
9.0 |
20 |
30 |
700 |
Рис. 1
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет сопла Лаваля с помощью газодинамических функций: проектирование дозвукового и сверхзвукового участков. Параметры течения газа по соплу. Расчет крыльевого профиля в среде Gas2. Определение профиля методом скачков уплотнения и волн разряжения.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 07.08.2013Сопло Лаваля как техническое приспособление, служащее для ускорения газового потока. Рассмотрение основных особенностей построения графика газодинамических функций давления, скорости. Этапы расчета параметров течения воздушного потока в сопле Лаваля.
контрольная работа [394,1 K], добавлен 10.01.2013Роль одномерного анализа при решении технических задач. Уравнения Бернулли для идеальной и реальной жидкостей. Выражение скорости звука через термодинамические параметры. Изоэнтропийное течение, критический расход. Сопло Лаваля и принцип его действия.
реферат [962,8 K], добавлен 07.01.2014Расчет горения топлива в воздухе, состава и удельного объема выхлопных газов, горения природного газа в атмосфере. Определение параметров камеры смешения, сушилки, топки. Составление энергетических балансов. Эксергетический баланс изучаемой системы.
курсовая работа [511,0 K], добавлен 22.02.2015Взаимоотношение объема и давления, оценка влияния изменения объема на значение давления. Уравнение давления при постоянном значении массы газа. Соотношение массы и температуры по уравнению Менделеева-Клапейрона. Скорость при постоянной массе газа.
контрольная работа [544,5 K], добавлен 04.04.2014Изучение механизма работы человеческого уха. Определение понятия и физических параметров звука. Распространение звуковых волн в воздушной среде. Формула расчета скорости звука. Рассмотрение числа Маха как характеристики безразмерной скорости течения газа.
реферат [760,2 K], добавлен 18.04.2012Порядок построения профиля канала переменного сечения. Методика расчета параметров газового потока. Основные этапы определения силы воздействия потока на камеру и тяги камеры при разных вариантах газового потока. Построение графиков изменения параметров.
курсовая работа [446,2 K], добавлен 18.11.2010Определение концентрации молекул разряженного газа в произвольном объеме. Моделирование набегающего потока, движения молекулы внутри объема. Генерация вектора скорости молекулы и координат точки влета. Моделирование потока собственных газовыделений.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 06.07.2011Расчет конструктивных и технологических параметров поперечно-струйной турбины, водоводов и водоприемника. Количество вырабатываемой электроэнергии за год и объем плотины для гидроэлектростанции, работающей при расходе воды Qн=0,8м/c2 и напоре сопла Нс=6м.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 24.09.2013Теория движения жидкости. Закон сохранения вещества и постоянства. Уравнение Бернулли для потока идеальной и реальной жидкости. Применение уравнения Д. Бернулли для решения практических задач гидравлики. Измерение скорости потока и расхода жидкости.
контрольная работа [169,0 K], добавлен 01.06.2015Дифференциальные уравнения неустановившейся фильтрации газа. Основное решение линеаризованного уравнения Лейбензона. Исследование прямолинейно-параллельного установившегося фильтрационного потока несжимаемой жидкости по закону Дарси в однородном пласте.
курсовая работа [550,5 K], добавлен 29.10.2014Расчет тангенциального и полного ускорения. Определение скорости бруска как функции. Построение уравнения движения в проекции. Расчет начальной скорости движения конькобежца. Импульс и закон сохранения импульса. Ускорение, как производная от скорости.
контрольная работа [151,8 K], добавлен 04.12.2010Элементарная струйка и поток жидкости. Уравнение неразрывности движения жидкости. Примеры применения уравнения Бернулли, двигатель Флетнера (турбопарус). Критическое число Рейнольдса и формула Дарси-Вейсбаха. Зависимость потерь по длине от расхода.
презентация [392,0 K], добавлен 29.01.2014Определение параметров характерных точек цикла. Расчет давления, температуры и удельного объёма. Полезная работа за цикл. Вычисление параметров дополнительных точек для цикла, осуществляемого при заданных постоянных. Построение графика по точкам.
контрольная работа [244,4 K], добавлен 30.03.2015Уравнение состояния идеального газа и уравнения реальных газов, Бенедикта-Вебба-Рубина, Редлиха-Квонга, Барнера-Адлера, Суги-Лю, Ли-Эрбара-Эдмистера. Безразмерные и критические температуры и давления, методика их расчета различными методами и анализ.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 02.08.2015Определение минимального удельного давления на контактных поверхностях соединения, необходимого для создания сил трения. Минимальный допустимый натяг с учетом поправок. Наибольший расчетный натяг, при котором отсутствует пластическая деформация детали.
задача [39,8 K], добавлен 21.12.2011Описание реальных газов в модели идеального газа. Особенности расположения молекул в газах. Описание идеального газа уравнением Клапейрона-Менделеева. Анализ уравнения Ван-дер-Ваальса. Строение твердых тел. Фазовые превращения. Диаграмма состояния.
реферат [1,1 M], добавлен 21.03.2014Определения молекулярной физики и термодинамики. Понятие давления, основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Температура и средняя кинетическая энергия теплового движения молекул. Уравнение состояния идеального газа (Менделеева - Клапейрона).
презентация [972,4 K], добавлен 06.12.2013Основные понятия и определения молекулярной физики и термодинамики. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Температура и средняя кинетическая энергия теплового движения молекул. Состояние идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона).
презентация [1,1 M], добавлен 13.02.2016Свойства звука и его высота, громкость и скорость. Расчет скорости в жидкости, газе и в твердых телах. Акустический резонанс и его применение, свойства отражения и поглощения, воздействие шума на человека и значение достижений науки в борьбе за тишину.
реферат [35,3 K], добавлен 18.05.2012
