Сверхзвуковое сопло

Рассмотрим случай одномерного течения газа по сверхзвуковому соплу. Уравнение неразрывности дает [c.143]

По формулам (8) определяют размер критического сечения сверхзвукового сопла для заданного расхода и известного состояния газа перед соплом. [c.148]

Рис. 9.22. Схема эжектора с расчетным сверхзвуковым соплом

Итак, расход газа через сверхзвуковое сопло зависит только от состояния газа в камере перед соплом. Для воздуха (/с = 1,4, Н = 287,3) имеем следующую упрощенную формулу расхода [c.148]

С падением давления в камере скачок все ближе подходит к критическому сечению, одновременно становясь более слабым. Приблизившись вплотную к критическому сечению, скачок исчезнет, сверхзвуковое сопло при этом превратится в трубку Вентури (рис. 4.7). [c.152]

Величина скорости в данном сечении сверхзвукового сопла зависит только от температуры торможения Т. Изменение полного давления р на скорость не влияет, гак как пропорционально ему изменяется и местное давление р, а их отношение остается неизменным, также остается неизменным и отношение температур [c.146]

Выведем в заключение формулу для расчета секундного расхода газа в сверхзвуковом сопле. Удобно находить расход газа по критическому сечению сопла [c.148]

Рассмотрим зависимость скорости от площади поперечного сечения сопла. Для этого, пользуясь уравнением неразрывности, свяжем произвольное сечение сверхзвукового сопла с его минимальным сечением [c.144]

Формулу (10) можно использовать и для определения расхода газа в сверхзвуковом сопле на расчетном режиме истечения, [c.149]

Если задается конфигурация сверхзвукового сопла, то можно указать, какое число М получается в любом сечении. Каждому [c.145]

Для получения на срезе сверхзвукового сопла определенного значения числа М необходимо соответствуюп им образом подобрать площадь сечения и, кроме того, надо иметь достаточный запас давления в камере перед соплом. Другими словами, для достижения требуемого числа М па срезе сопла давление в камере должно в известное число раз превосходить давление окружающей среды. [c.146]

Предположим, что давление в камере р возросло, тогда на срезе сопла давление также увеличивается и газ истекает с избыточным давлением. Где-то за срезом сопла давление уравняется с атмосферным, избыток давления израсходуется в струе на увеличение скорости, а так как для сверхзвукового потока увеличение скорости требует увеличения поперечного сечения струи, то струя как бы образует в пространстве расширяющееся сверхзвуковое сопло. Если же давление в камере по какой-либо [c.146]

В случае X = 1, т. е. в окрестности постоянного критического сеченпя сверхзвукового сопла формула (7) приобретает особенно простой вид [c.437]

Уже отмечалось, что процесс преобразования давления в скорость в сверхзвуковом п в дозвуковом потоках протекает без существенных потерь, т. е. примерно при постоянной энтропии и, следовательно, очень близок к идеальной адиабате. Именно поэтому приведенные выше формулы расчета идеального сверхзвукового сопла дают хорошие результаты для реальных сопел. [c.147]

Выведем выражение, связывающее площадь сечения сверхзвукового сопла с приведенной скоростью. Обратимся к уравнению неразрывности [c.147]

Рис. 9.20. Параметры эжекторов со сверхзвуковым соплом в зависимости от приведенной скорости в выходном сечении сопла По = = 10, А = 1,4

Местоположение плоскости скачка определяется отношением давления в камере (перед соплом) к давленпю в той среде, куда истекает газ. Следует отметить, что режимы, при которых скачки получаются внутри сверхзвукового сопла, встречаются в двигателях редко. Обычно газ расширяется до выходного сечения сопла и вытекает со сверхзвуковой скоростью. [c.152]

Структура потока газа в узкой части сверхзвукового сопла Лаваля зависит от формы сопла и в первую очередь от двух факторов угла конусности сужающейся части и относительной кривизны стенок в области узкого сечения. [c.432]

Полное давление (с учетом пограничного слоя) в выходном сочении конического сверхзвукового сопла можно оценить приближенно но следующей формуле ) [c.441]

Особенности работы эжектора со сверхзвуковым соплом [c.535]

Из графиков на рис. 9.20 и 9.21 видно, что степень расширения сверхзвукового сопла существенно влияет на эффективность эжектора, в особенности при малых значениях коэффициента эжекции. Максимальное значение полного давления газов полу- [c.537]

Точно так же ведет себя сверхзвуковая эжектирующая струя, вытекающая из сопла Лаваля, если в эжекторе применено сверхзвуковое сопло с неполным расширенпем. В этом случае скорость газа па срезе сопла соответствует А1 = 11р>1, где Я р — расчетная величина скорости для данного сопла Лаваля, определяющаяся отношением площадей выходного и критического сечений. [c.498]

Такпм образом, давление на срезе данного сверхзвукового сопла не связано с давлением атмосферы, а зависит только от давления в камере и формы сопла. [c.147]

Рис. 9.26. Соотношение между площадью выходного сечения оптимального и расчетного сверхзвукового сопла

В сверхзвуковом сопле, называемом соплом Лаваля, газовый поток преобразуется такпм образом, что скорость истечения ста-новптся больше скорости звука [c.143]

Таким образом, сверхзвуковое сопло, предназначаемое для получения сверхзвукового потока, должно состоять иа суокаю-щейся дозвуковой) и расширяющейся (сверхзвуковой) частей (рис. 4.1). В самом узком сечении сверхзвукового сопла (критическом сечении) скорость потока равна звуковой. [c.143]

Наиболее важно, что ири дозвуковом режиме истечения давление в струе на срезе сопла р . практически равно давлению в окружающей среде рв, так как при этом режиме любое изменение давления в атмосфере в виде волны давления проникает внутрь сопла, вызывая изменение давления перед соплом и соответствующее изменение скорости истечения перестройка потока продолжается до тех пор, пока давление в струе на срезе сопла не сравняется с атмосферным. Поэтому в отлнчпе от сверхзвукового сопла в простом коыфузоре скорость истечения определяется не его формой, а только давлением в камере перед кон-фузором. Таким образом, если известно давление в камере р, то при заданном давлении в плоскости выходного среза рв приведенная скорость истечения находптся непосредственно по формуле (78) гл. I [c.149]

Больший практический интерес представляет другой случай изменения приведенной скорости А,а, когда секундный расход и начальные параметры газа сохраняются постоянными. Это условие может быть реализовано, если при постоянной площади критического сечения сверхзвукового сопла Fкp изменять площадь выходного сечения Ра. Характер зависимости тяги от величины Яа в этом случае позволит определить рациональную степень расширения сопла для двигателя с заданными параметрами и расходом газа. Уравнения (122) и (121) не вполне удобны для такого расчета, так как содержат две переменные величины Яа и Ра- Поэтому преобразувм уравнение (121), заменив в нем величину Ра С ПОМОЩЬЮ выражения расхода (109) [c.247]

Если перепад давления в сопле эжектпрующего газа значительно превышает критическую величину, то в ряде случаев оказывается выгодным применение сверхзвукового сопла. При этом могут быть улучшены параметры эжектора на расчетном режиме. [c.495]

При сверхкритических отношениях давлений эжектирующий газ покидает нерасширяющевся сопло со звуковой скоростью, причем статическое давление в нем превышает давление в окружающем его эжектируемом газе дальнейшее расширение и разгон газа до сверхзвуковых скоростей происходит в начальном участке свободной струи. Если применить расчетное сверхзвуковое сопло, то расширение газа произойдет полностью внутри сопла, на срезе сопла давление газа р сравняется с давлением эжектируемого потока рз рассмотренного выше начального участка не будет. [c.535]

Различие между этими процессами состоит в том, что течение газов в начальном участке свободной струи происходит без воздействия внешних сил, т. е. при сохранении суммарного импульса потоков, в то время как прн ускорении в сверхзвуковом сопле вследствии силового взаимодействия с его стенками суммарный импульс потока может измениться. В первом случае сверхзвуковой поток в сечении запирания существенно перерас-ширен в центральной части потока статическое давление значительно ниже, а скорость соответственно выше, чем на границе струи. [c.535]

Очевидно, что различие в площади камеры будет тем больше, чем больше отношение давлений По, т. е. чем больше увеличение площади потока в сечении запирания, и чем меньше коэффициент эжекции. С уменьшением относительной площади камеры, как уже указывалось, можно при тех же начальных параметрах газов и A3 < 1 получить эжектор с большей напорностью. Поэтому в случае больших отношений давлений (По >5—7) и при малых значениях коэффициента эжекции п < 0,4—0,5) может быть целесообразным применение в эжекторе сверхзвукового сопла для эжектирующего газа. [c.536]

Результаты расчетов эжектора для различных сочетаний начальных параметров и расходов газов показывают следующее если эжектор работает на критическом (т. е. наивыгоднейшем) режиме и скорость смеси превышает скорость звука (Aa>l), то полное давление смеси на выходе из камеры ръ практически одинаково для эжекторов с нерасширяющимся и сверхзвуковым соплом даже при весьма больших значениях отношения давлений (По = 20—100) и при любых коэффициентах эжекции процесс смешения происходит в ускоряющемся потоке, потери на удар невелики и различие между ними в различных эжекторах несущественно. Однако поскольку потребная площадь камеры смешения при сверхзвуковом сопле получается меньшей, то меньше и величина Яз сверхзвукового потока, так как при G onst. T a = onst и = onst [c.536]

Возникает вопрос, на какое отношение давлений должно быть рассчитано сверхзвуковое сопло, чтобы полное давление смесп газов было наивысшим Это можно установить исходя из того, что прп оптимальном сопле площадь эжектирующей струи в сеченип запирания будет наименьшей для заданного расхода и начальных параметров газов. Из теоретических и экспериментальных исследований нерасчетных сверхзвуковых струй известно, что максимальная площадь первой бочки струи будет тем меньше, чем меньше избыточное статическое давление на срезе сопла, т. е. чем меньше степень нерасчетности. Поскольку максимальная площадь первой бочки свободной струи всегда больше площади выходного сечения идеального сопла Лаваля, то естественным был бы вывод о том, что площадь струп в сеченпи запирания будет наименьшей, если степень расширения сверхзвукового сопла эжектирующего газа будет соответствовать располагаемому отношению давленпй [c.537]

Расчеты, однако, показывают, что наивыгоднейшие параметры эжектора получаются при степени расширения сопла, заметно меньшей расчетного зпачения. Па рис. 9.20, 9.21 приведены расчетные кривые Ю. Н. Васильева, показывающие изменение полного давления смеси газов (Яз < 1) в зависимости от выбранной величины приведенной скорости эжектирующего газа в выходном сечении сопла при постоянных значениях коэффициента эжекции и отношения полных давлений газов. Кривые п = onst соответствуют, таким образом, эжекторам с одинаковыми начальными параметрами и расходами газов, но с различной степенью расширения сверхзвукового сопла эжектирующего газа. Значение Я1=Яр1 соответствует расчетному сверхзвуковому соплу (для По = 10, Яр1 = 1,85 для По = 50, Кх = 2,09). [c.537]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология