даны в табл. 1. Крайние значения а₂ и а₁₂ исключаются ввиду влияния утечек тепла с торцов рабочего участка.



Теплопроводность воздуха λ_f приведена в приложении 1.

Определяются расчетные значенияNu_fпo критериальной зависимости:

Nu_fpaсч = 0,021 · Rе_f^0,8 ·Pr_f ^0,43

По данным опыта рассчитывается коэффициент гидравлического сопротивления:



где, Δр_тр = Δр- Δр_у = Δ - w²p_f

Δр_у - потеря давления на ускорение потока.

Полученное значение коэффициента гидравлического сопротивления сопоставляется с расчетным, по формуле Блазиуса:



Рассчитывается критерий Нуссельта по формуле, полученной на основе гидродинамической теории теплообмена:



Расчетные величиныNu_fpaсч иNu_f^´_pacч сопоставляются с полученным в экспериментеNu_f.

Приложение 1

Физические параметры сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении:

tl,	Ср.	ρ	λ·102	μ·106	ν·106	Рr
°С	кДж/(кг К)	кг/м3	Вт/(м К)	Па · с	м2/с
10	1.005	1.247	2.51	20,06	14,16	0,705
20	1.005	1.205	2.59	21,42	15,06	0,703
30	1.005	1.165	2.67	22.54	16.00	0.701
40	1.005	1.128	2,75	24.26	16,96	0.699
50	1.005	1.093	2.82	25,72	17,95	0,698
60	1.005	1.060	2.89	27,26	18,97	0.696
70	1.009	1.029	2.96	28.85	20,02	0.694
80	1,009	1.000	3.04	30,48	21,09	0,692
90	1.009	0.972	3.12	32.03	22,10	0,690
100	1.009	0.946	3.20	33,62	23,13	0,6S8
120	1.009	0.898	3.33	37,10	25.45	0,686
140	1,013	0.854	3.48	40,64	27,80	0.684
160	1.017	0.815	3.63	44,12	30,09	0.682
180	1.022	0.779	3.77	47,71	32,49	0,681
200	1.026	0.746	4.55	51,25	34,88	0,680

---

---

Лабораторная работа №5

Изучение процесса адиабатного истечения газа через суживающееся сопло ММТД 005

Цель работы: Экспериментальное и теоретическое исследование термодинамических характеристик процесса истечения газа из сужающегося сопла.

Краткие теоретические сведения:

Термодинамическое исследование процессов движения газа по каналам имеет большое практическое значение. Основные положения теории истечения газов позволяют рассчитать проточную часть паровых и газовых турбин, реактивных двигателей, центробежных и осевых компрессоров и многих других узлов. Основными упрощениями, при которых строится термодинамическая теория газового потока, являются:

• 
  стационарность потока, т.е. параметры потока не меняются во времени, отсюда вытекает постоянство массового расхода газа (G=const);
  
• 
  отсутствие трения о стенки канала и теплообмена с внешней средой, т.е. течение адиабатное (dq=0);
  
• 
  течение одномерное (dw/dr=0) и меняется только вдоль канала W=W(X);
  
• 
  газ идеальный и теплоемкость его постоянна C_p=const (илиC_v=const);
  
• 
  потенциальная энергия постояннаgdh=0;dl_тех= 0, так как канал закреплен.
  

Процессы течения описываются следующими уравнениями:

1. 
   Уравнение неразрывности газового потока:
   

где,F - площадь поперечного сечения канала,

W - скорость потока,

V - удельный объем газа.

2) Уравнение адиабаты:



где, р - давление газа,

к - показатель адиабаты.

3) Уравнение состояния:



где,R- газовая постоянная,

Т - температура газового потока.

4) Уравнение 1-го закона термодинамики для движущегося газа:



где,di- изменение энтальпии.

В интегральном виде:


5) Уравнение Бернулли для сжимаемого рабочего тела (без учета трения):

---

Сопло - это канал, где газ ускоряется, и, следовательно, понижается его давление и температура. Если скорость в сопле дозвуковая, то сопло должно иметь сужающуюся часть.

Истечение из сосуда неограниченной емкости - это направленное перемещение газа с начальной скоростью, равной нулю, т.е.W_x = 0. При этом теоретическую скорость в выходном сечении соплаW_T и расход газа G_T можно вычислить по формулам:





Или



где,T₁,p₁,i₁- температура, давление и энтальпия газа в сосуде, из которого газ вытекает,

p₂,i₂ - давление и энтальпия газа в выходном сечении сопла (на «срезе»),

F_c= 7·10^-6 м² - площадь выходного сечения сопла.

При экспериментальном исследовании истечения газов из сужающегося сопла было обнаружено, что невозможно получить давление газа в выходном сечении сопла ниже некоторого критического давления. Этому критическому давлению соответствует максимальный расход газа через сопло. Отношение критического давления к начальному давлению на входе в сопло может быть определено по формуле:

(*)

Это означает, что критическое отношение давлений зависит только от рода газа и для конкретного газа является постоянным. Для двухатомных газов и воздухаk =1,4 и β_k≈0,528. Для одноатомных газовk ≈1,66; β_k≈ 0,489. Для трех- и многоатомных газовk≈1,3; β_k≈0,546. Если давление среды за соплом понижать до давлений, меньших р_к, то это не повлияет на давление газа на срезе сужающегося сопла р

---

₂. Оно будет оставаться постоянным и G_max =G_k, а скорость истечения из сужающегося сопла при р₂= р_к будет также оставаться постоянной и равной местной скорости звука:



где, T_k -температура на выходе сужающегося сопла (в «критическом» сечении).

Постоянный критический перепад давлений объясняется характером распространения возмущения в среде. Известно, что любое слабое возмущение, в том числе и изменение давления, распространяется в сжимаемой среде со звуковой скоростью, а скорость истечения через сужающееся сопло при р₂ = р_к, как уже говорилось, равна местной скорости звука. Поэтому при дальнейшем понижении давления среды р₃ ниже р_к, то есть при возмущение среды не проникает внутрь сопла, так как его относительная скорость будет равна нулю, V = α_к - W_k = 0.

Действительная скорость истечения W_g меньше расчетной теоретическойW_T вследствие трения струи о стенки сопла. Часть располагаемой работы рассеивается и превращается в тепло, которое (и при отсутствии внешнего теплообмена) приводит к увеличению температуры Т₂ и энтропии S (см. рис.1).

Поэтому:





\

Рис. 1. Процесс расширения в сопле без трения (1-2Т) и с трением (1-2)

Отношение называется коэффициентом скорости сопла.

Отношение , называемое коэффициентом расхода сопла

---

Смотрите также файлы

• Патологическая анатомия лепры.docx

• Учебнометодическое пособие по выполнению учебной практики для студентов очной и заочной форм обучения по направлению подготовки 44. 03. 01 Педагогическое образование. Начальное образование.pdf

• Определим матрицу коэффициентов полных затрат b1 с помощью формул обращения невырожденных матриц.docx

• Тапсырма. Тмендегі сызбансаны толтыру анны клемі жне рамы.docx

• Реферат субъективные и объективные показатели самоконтроля.doc