Движение газа по трубе переменного сечения

Содержание

Движение газа по трубе переменного сечения
Изменение параметров газа при течении по трубе переменного сечения
Изменение параметров газа при течении по трубе переменного сечения

Постепенно сужающаяся по ходу газа труба называется конфузором, а постепенно расширяющаяся – диффузором (рис.1.).

Соотношение между скоростью движения газов и площадью канала (трубы) переменного сечения описывается уравнением Гюгонио:

, (1.43)

где DW, DF – малые приращения (изменения), соответственно, скорости движения среды и сечения канала по которой эта среда движется.

Из этого уравнения можно сделать выводы:

1. если М 1, то знак DW одинаков с DF. Это означает, что при сверхзвуковом движении газов в суживающейся трубе движение замедляется, а в расширяющейся трубе ускоряется. Это происходит в результате того, что при расширении газа на выходе плотность его настолько сильно уменьшается, что произведение r×F уменьшается, несмотря на увеличение F. Это приводит в свою очередь к увеличению W т. к. , из закона сохранения массы .

3. Если М=1, то DF=0 и соответственно сечение будет критическим. Критическое сечение является минимальным, т. к. при подходе к нему дозвуковой поток замедляется, а сверхзвуковой ускоряется.

Истечение газов через простое сопло

Большую роль в технике играют устройства, обеспечивающие создание потока газа, истекающего с большой скоростью. Основным элементом таких устройств является сопло. При истечении газов через сопло происходит резкое изменение давления и, следовательно, объема. Поэтому уравнения движения и истечения для несжимаемого газа здесь неприемлемы. Скорость истечения газов из сопла может быть дозвуковой, равной скорости звука и сверхзвуковой.

При установившемся движении в каждом сечении сопла поток газов будет характеризоваться определенными значениями скорости движения W, давления Р, плотности r, и температуры Т.

Если в данном сечении скорость движения W равна скорости распространения звука, то скорость движения газа, давление и другие параметры будут иметь критические значения W_кр и Р_кр (рис.1)

Максимальная скорость истечения газа из обычного (суживающегося) сопла может достигать только критического значения, но не выше, независимо от давления перед соплом.

Критическая скорость истечения, м/с

(1.44)

(1.45)

Критическая масса газов, кг/с

(1.46)

Коэффициент c=1,4 для двухатомных газов и 1,3 для сжатого пара.

Источник

Изменение параметров газа при течении по трубе переменного сечения

Изменение параметров газа при течении по трубе переменного сечения. При этом предполагалось, что в одномерном потоке газа все его параметры (скорость, давление, температура, плотность) постоянны в пределах рассматриваемого сечения. Такие приближенные выражения не только достаточны для установления основных качественных методов, но в некоторых случаях технические расчеты могут быть выполнены с достаточной точностью. Четыреста восемнадцать Не принимая во внимание кривизну, рассмотрим закон изменения этих параметров газа вдоль оси течения для оси координат X. Непрерывное уравнение потока 1D в трубе переменного сечения может быть описано в окончательной (гидравлической) форме. Или в дифференциальной форме, которая получается, если первое выражение логарифмически, а затем differentiated.

Уравнение Бернулли также используется для установления связи между изменениями в живых поперечных сечениях и изменениями в других параметрах. Людмила Фирмаль

It следует подчеркнуть, что производная формулы (11.42) берется относительно переменной x, то есть вдоль оси течения. Подставляя формулу относительного изменения плотности в уравнение неразрывности, получаем уравнение Гуго-Ниота. Это позволяет установить характер изменения скорости движения вдоль труб переменного сечения. Прежде чем проводить этот анализ, найдите аналогичную зависимость между плотностью и pressure. It получается из формул (11.43) и (11.44).Из Формулы (11.44) (11.46) можно сделать следующие выводы: 1.Дозвуковой поток газа в расширительной трубе (18 0) (М 1) замедляется (yi 0), а в конусности (u 8 0) ускоряется (yi 0).

Поэтому поведение дозвуковых потоков газа качественно аналогично поведению потоков несжимаемой жидкости. 2.Сверхзвуковой поток газа (М 1) ускоряется (yi〜0) в расширяющейся трубе и замедляется (yi 0) в конической трубе. 3.Изменение плотности и давления обратно пропорционально изменению скорости. Плотность и давление дозвукового потока в расширяющейся трубе увеличивается и уменьшается в сужающейся трубе. tube. In в случае сверхзвукового течения верно обратное. 4. Если M = 1, то есть при достижении критического параметра, во всех сечениях 18Φ0 происходит разрыв газового параметра (nu1yx-oo) или внезапное изменение. Резкие переходы через критическое состояние, как показано ниже, физически возможны только в сверхзвуковых потоках, которые при таких переходах преобразуются в subsonic.

В данном случае этот переход называют прямой ударной волной, так как плотность газа увеличивается поэтапно. Подобный переход от дозвукового потока к сверхзвуковому должен обладать свойством редкого скачка, но это невозможно, так как его существование противоречит второму закону термодинамики(см. раздел 11.6). Большое практическое значение имеют условия для непрерывного перехода критических состояний. Необходимым условием для непрерывного перехода критического состояния (обусловленного скоростью звука) является наличие в трубе экстремального участка.18= 0.Затем, при M = 1, ui / xx в этом сечении позволит осуществить переход конечных величин, то есть дозвуковых течений и сверхзвуковых, который может быть осуществлен только на трубах с минимальным поперечным сечением(рис.11.2, а).

В такой трубе, называемой соплом Лаваля, дозвуковой поток ускоряется при сжатии (эвтектике), а при правильном расчете минимального (критического) поперечного сечения достигается скорость звука и уже сверхзвуковой поток дополнительно ускоряется на раздувающей части. (рис. 11.2, б).Дозвуковой поток, поступающий в расширительную часть (диффузор), в ней подавляется, а в крайней части он не только не звучит, но даже ниже входного speed. In коническая часть, поток снова ускоряется, но скорость звука может быть достигнута только на выходе. Интерес представляет подавление потока газа. Вывод из 1 и 2, расширяющаяся труба (диффузор) может замедлять поток дозвуковой скорости, а в случае сверхзвукового потока эту роль будет играть сужающаяся труба.

Очевидно, что такое преобразование дозвукового потока в сверхзвуковой невозможно в трубе с максимальной площадью поперечного сечения. Людмила Фирмаль

Опыт показал, что в последнем случае поток газа нестабилен, в котором легко развивается система косых прямых ударных волн и возникают тормоза. Воздействие сжатия происходит на поверхность, которая возникает при переходе, когда происходят скачкообразные (спастические) изменения в потоке газа parameters. As описанная ниже ударная волна сопровождается потерей энергии, что вызывает проблемы с способом профилирования трубы, что обеспечивает скачкообразную систему, минимизирующую потери. Функцию устройства для замедления сверхзвукового потока и преобразования его в дозвуковой поток можно выполнять в трубе той же конфигурации, что и сопло Лаваля, но в данном случае это сверхзвуковой диффузор.

Смотрите также:

Возможно эти страницы вам будут полезны:

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

Источник