606

Процесса адиабатного истечения газа через суживающееся сопло

Лабораторная работа

Физика

Снять опытные характеристики процесса истечения при различных давлениях газа за сопловым каналом. Провести обработку экспериментальных данных и определить области докритического и критического истечения. Построить опытную и теоретическую характеристики суживающегося сопла в координатах.

Русский

2013-01-06

75.5 KB

93 чел.

Министерство по образованию и науке РФ

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Ивановский государственный энергетический университет

имени В.И. Ленина»

Кафедра теоретических основ теплотехники

Отчет по лабораторной работе

Процесса адиабатного истечения газа через суживающееся сопло.

Выполнил:  студент гр. 2-2хх

А.Х. Мухтаров

Принял: доц. каф. ТОТ

И.М. Чухин

Оценка  ___________

Иваново 2012


1. Цель работы

Изучение процесса адиабатного истечения газа через суживающееся сопло при различных давлениях за сопловым каналом.

2. Задание

1. Снять опытные характеристики процесса истечения при различных давлениях газа за сопловым каналом.

2. Провести обработку экспериментальных данных и определить области докритического и критического истечения.

3. Построить опытную и теоретическую характеристики суживающегося сопла в координатах:

G=f(Pк) - расходная характеристика;

Р1=F(Pк) - изменение давления в минимальном сечении сопла.

4. Построить зависимость коэффициента расхода сопла μ=Gоп/Gтеор от давления за соплом Pк.

5. Провести анализ процесса истечения через сопловой канал на основании построенных зависимостей G, P1, μ от давления Рк.

6. Определить для одного из режимов истечения коэффициент потерь сопла ζ и скоростной коэффициент сопла φ. Данный пункт выполняется по указанию преподавателя.


3. Экспериментальная установка

Исследование процесса истечения воздуха через сопло проводится на имитационной установке. В состав установки входят: макет рабочего участка, блоки приборов управления установкой и индикации основных параметров процесса истечения, управляющая ЭВМ с монитором. Схема установки изображена на рис.1. Эта схема с фиксацией изменения основных характеристик процесса истечения отображается на мониторе ЭВМ.

Рис.1. Схема экспериментальной установки:

1 – расходомерная диафрагма, 2 – суживающееся сопло, 3 – вакуумный насос, 4 – регулировочный вентиль, 5 – индикаторный прибор перепада давления на расходомерной диафрагме, 6 – индикаторный прибор определения давления в выходном сечении сопла, 7 – индикаторный прибор определения давления за соплом

Газ при атмосферном давлении В и комнатной температуре to поступает через расходомерную диафрагму 1 по газопроводу постоянного сечения к суживающемуся соплу 2. Сопло имеет диаметр выходного сечения d1=1,55 мм. Движение газа через установку обеспечивает вакуумный насос 3, работающий на откачку газа из установки (в газопроводе вакуум, т.е. давление меньше атмосферного). Регулировочным вентилем 4, открывая или закрывая его, можно установить различные давления (разряжения) в газопроводе за соплом. Расход газа через установку, в том числе и через сопло, определяется по показаниям индикаторного прибора 5, измеряющего перепад давлений ΔH до и после расходомерной диафрагмы 1. Зная показания прибора 5, по тарировочной таблице расходомерной диафрагмы определяется массовый расход газа через установку. Давление воздуха в самом узком сечении сопла ΔР2 и за соплом ΔР3 измеряются индикаторными приборами 6 и 7. Температура газа на входе в установку to измеряется лабораторным ртутным термометром с ценой деления 0,1 оС, а давление В - ртутным барометром (оба прибора находятся в помещении лаборатории).

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, Па,

Например,

-для докритического истечения:

PО' = PО – ΔH=

-для критического истечения:

PО' = PО – ΔH=

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 , Па,

PК = PО – ΔР3·0,981·105, Па.

Например,

-для докритического истечения:

P1 = PО – ΔР2·0,981·105, Па

PК = PО – ΔР3·0,981·105, Па.

-для критического истечения:

P1 = PО – ΔР2·0,981·105, Па

PК = PО – ΔР3·0,981·105, 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  к = 1,333; εКР = 0,54).

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.

Например:

б) Опытный расход Gоп определяется по тарировочной таблице расходомерной диафрагмы Gоп=f(ΔН) как функция от перепада давлений на диафрагме.

Например:

Тарировочная таблица расходомерной диафрагмы приведена в приложении.

6.4. Определение расхода при критическом истечении (Pк ≤ Pкр)

а) Теоретический расход воздуха, кг/с, через сопло в этом режиме истечения соответствует процессу 1-3 (см. рис.3,б) и определяется по формуле

,                       (20)

где εКР рассчитывается для соответствующего газа по формуле(7).

Например:

б) Определение действительного расхода воздуха через сопло при критическом истечении ведется по зависимости G = f(ΔН) (см. приложение). Поскольку в этом режиме ΔН=const, то и Gоп.кр = const.

Например:

6.5. Определение коэффициента расхода сопла

Коэффициент расхода сопла рассчитывается по формуле (13)

.

Например:

-для докритического истечения

-для критического истечения  


Библиографический список

1. Коновалов В.И. Техническая термодинамика / Иван. гос. энерг. ун-т.- Иваново, 1995. - 464 с.

2. Коновалов В.И. Термодинамический анализ процессов в теплоэнергетических установках: Учеб. пособие / Иван.энерг.ин-т.- Иваново, 1980.-64 с.

3. Иноземцева Е.Н. Михеев Ю.С. Изучение процесса адиабатного истечения газа через суживающееся сопло при имитационном моделировании. Метод. указания к лаб. работе /Московский авиационный институт – Москва, 1990. – 16 с.

4. Чухин И.М. Исследование процесса истечения воздуха через суживающееся сопло. Метод. указания к лаб. работе / Иван. энерг. ун-т. – Иваново, 1996. – 24 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41079. Цілі СППР та чинники, що сприяють їх досягненню 55 KB
  Цілі СППР та чинникищо сприяють їх досягненню Необхідність компютерної підтримки прийняття рішень в економіці та бізнесі нині зумовлена дією низки обєктивних причин зокрема: збільшенням обсягів інформації що надходить до органів управління і безпосередньо до керівників; ускладненням завдань що розвязуються щоденно і на перспективу; необхідністю обліку і урахування великої кількості взаємоповязаних факторів і вимог що швидко змінюються; необхідністю зняття невизначеності повязаної з неможливістю кількісного вимірювання окремих...
41080. Зародження і розвиток концепції СППР 50.5 KB
  Стисла історія розвиткусистем підтримки прийняття рішень Зародження і розвиток концепції СППР Системи підтримки прийняття рішень почали розвиватися на ранніх стадіях ери розподіленого обчислення. Історія таких систем веде відлік приблизно з 1967 року і за цей час СППР пройшли значний шлях розвитку включаючи орієнтовані на моделі СППР інструментальні засоби запиту та звітування системи бізнесової інформації Business Intelligence оперативне аналітичне оброблення OLP групові СППР та виконавчі інформаційні системи. Наприкінці 60х років...
41081. Інформаційні ресурси та інформаційне обслуговування 84 KB
  Узагальнена концепція інформаційного ресурсу Особливе значення інформація як ресурс має в сучасному бізнесі оскільки будьяка ділова операція містить інформаційні компоненти і тому управління інформаційними ресурсами фірм є важливим аспектом досягнення конкурентної переваги. Керівники фірми міркували що керуючи своїми даними за допомогою компютерно основаних СКБД вони насправді керували своєю інформацією. Цей процесор складається з апаратних засобів і програмного забезпечення з людей які розробляють компютеризовані системи і...
41082. Сутність та етапи розвитку інформаційних технологій 378 KB
  Принципова відмінність інформаційної технології від виробничої яка являє собою сукупність способів оброблення виготовлення зміни стану властивостей форм сировини матеріалу або напівфабрикату полягає в тому що вона крім рутинних операцій містить елементи творчого характеру тобто людського фактора який не підлягає регламентації та формалізації. Інформаційні технології виникли разом із виробництвом кілька мільйонів років тому і у своєму розвитку пройшли ряд етапів. мали місце ручні інформаційні технології. На зміну механічній...
41083. Три покоління розвитку інформаційних систем 2.19 MB
  Для головних компонентів інформаційних систем даних і обчислень важливе значення має така ознака як їх надмірність. Протягом розвитку інформаційних систем організаційного типу структура і надмірність даних та процедури обчислень значно змінювалися що було критеріями для виділення поколінь цих систем. В інформаційних системах першого покоління які в зарубіжній літературі відомі під назвою Dt Processing System DPS системи оброблення даних синоніми електронне оброблення даних системи електронного оброблення даних а у...
41084. Перспективні засоби і напрями розвитку інформаційних систем 97.5 KB
  Перспективні засоби і напрямирозвитку інформаційних систем Загальна характеристикаінформаційних систем Сучасний етап розвитку економіки і бізнесу характеризується широким застосуванням для оброблення інформації та компютерної підтримки рішень новітніх засобів інформаційних технологій основним вираженням яких є інформаційні системи різного призначення й різної проблемної орієнтації. Для проблематики економіки й бізнесу використовуються здебільшого інформаційні системи організаційного типу. Інформаційні системи організаційного типу ІСОТ...
41085. Віртуальний офіс і віртуальна організація 33.5 KB
  Віртуальний офіс Забезпечувана в останні роки технічними і програмними засобами можливість автоматизації офісу щодо електронного звязку між людьми зробила доступною новий напрям забезпечення функціонування офісу що навіть усунуло потребу роботи яка виконується в офісі [100]. Цей термін означає що робота офісу може бути виконана фактично незалежно від географічного розміщення службовців оскільки робоча територіальна мережа зєднує кілька фіксованих розміщень фірми деяким типом електронної системи звязку. Очевидність віртуального офісу...
41086. Сучасне розуміння поняття «інформація» 62 KB
  Сучасне розуміння поняття інформація Інформація і дані У контексті автоматизованого оброблення інформації та інформаційних систем термін інформація має виключно важливе значення і від правильної його інтерпретації значною мірою залежить ефективність людиномашинних систем. Згідно з Державним стандартом України ДСТУ 293894 Системи оброблення інформації. Через те що вартість інформації включаючи витрати на збирання зберігання пошук і оброблення значна величезну перевагу має її колективне використання. Отже однією з головних цілей...
41087. Озеленення міст. Влаштування озеленення на штучних поверхнях 275.5 KB
  Природоохоронні та історіко культурні ландшафти Внаслідок його експлуатації сформувалися гірничо промислові ландшафти. Тому шкільна географічна освіта в Україні потребує узагальнюючих праць про сучасні антропогенні ландшафти на території нашої країни. У працях що розглядають антропогенні ландшафти України територія Полтавщини характеризувалася побіжно у складі геосистем вищого рангу.