工程熱力學(xué)實驗指導(dǎo)書(guo)-資料下載頁
2025-01-15 03:29本頁面
【正文】 等于或小于最大流量（）。根 據(jù)不同的背壓（）， 漸縮噴管可分為三種工況，如圖41所示：圖41 漸縮噴管壓力分布曲線及流量曲線A—亞臨界工況（），此時m B—臨界工況（），此時 m= C—超臨界工況（），此時 m= （2）縮放噴管縮放管的喉部，因此氣流可以達(dá)到音速（）；擴大段（），出口截面的流速可超音速(),其壓力可大于臨界壓力（），但因喉部幾何尺寸的限制，其流量的最大值仍為最大流量（），氣流在擴大段能做完全膨脹，這時出口截面出的壓力成為設(shè)計壓力（）。縮放噴管隨工作背壓不同，亦可分為三種情況，見圖42： 圖42 減縮噴管壓力分布曲線及流量曲線A—被壓等于設(shè)計被壓（）時，稱為設(shè)計工況。此時氣流在噴管中能完全膨脹，出口截面的壓力與被壓相等（），見圖五中的曲線A。在噴管喉部，壓力達(dá)到臨界壓力，速度達(dá)到音速。在擴大段轉(zhuǎn)入超音速流動，流量達(dá)到最大流量。B—被壓低于設(shè)計被壓（）時，氣流在噴管內(nèi)仍按曲線A那樣膨脹到設(shè)計壓力。當(dāng)氣流一離開出口截面便與周圍介質(zhì)匯合，其壓力立即降至實際被壓值，如圖五曲線B所示，流量仍為最大流量。C—被壓高于設(shè)計被壓（）時，氣流在噴管內(nèi)膨脹過渡，其壓力低于被壓，以至于氣流在未達(dá)到出口截面處便被壓縮，導(dǎo)致壓力突然升躍（即產(chǎn)生激波），在出口截面處，其壓力達(dá)到被壓。如圖五中的曲線C所示。激波產(chǎn)生的位置隨著背壓的升高而向噴管入口方向移動，激波在未達(dá)到喉部之前，其喉部的壓力仍保持臨界壓力，流量仍為最大流量。當(dāng)背壓升高到某一值時，將脫離臨界狀態(tài)，縮放管便與文丘里管的特性相同了，其流量低于最大流量。三、實驗裝置整個實驗裝置包括實驗臺、真空泵。實驗臺由進(jìn)氣管、孔板流量計、噴管、測壓探針真空表及其移動機構(gòu)、調(diào)節(jié)閥、真空罐等幾部分組成，見圖4－3。 圖4－3噴管實驗臺組成簡圖 2. 空氣吸氣口 3. 孔板流量計 4. U形管壓差計 5. 噴管 . 測壓探壓針 9. 手輪螺桿機構(gòu) 10. 背壓真空表 11. 背壓用調(diào)節(jié)閥12. 真空罐13. 軟管接頭四、操作步驟1．裝上所需的噴管，調(diào)好“位移坐標(biāo)板”的基準(zhǔn)位置。2．打開罐前的調(diào)節(jié)閥，將真空泵的飛輪盤車一至二圈。一切正常后，全開罐后調(diào)節(jié)閥，打開冷卻水閥門。而后啟動真空泵。3．測量軸向壓力分布：（1）用罐前調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)背壓至一定值（見真空表讀數(shù)），并記錄下該值。（2）啟動位移轉(zhuǎn)動開關(guān)，使測壓探針向出口方向移動。每移動一定距離（一般約23mm）便停頓下來，記錄該點的坐標(biāo)位置及相應(yīng)的壓力值，一直測至噴管出口之外。把各個點描繪到坐標(biāo)紙上，便得到一條在這一背壓下噴管的壓力分布曲線。（3）若要做若干條壓力分布曲線，只要改變其背壓值并重復(fù)（1）、（2）步驟即可。4．流量曲線的測繪（1）把測壓探針的引壓孔移至出口截面之外，打開罐后調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉罐前調(diào)節(jié)閥，啟動真空泵。（2）用罐前調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)背壓，每一次改變200Pa—300Pa，穩(wěn)定后記錄背壓值和U型管差壓計的讀數(shù)。當(dāng)背壓升高到某一值時，U型管差壓計的液柱便不再變化（即流量已達(dá)到了最大值 ）。此后盡管不斷提高背壓，但U型管差壓計的液柱仍保持不變，這時測2—3點。至此，流量測量即可完成。漸縮噴管和縮放噴管的流量曲線參見圖41和圖42。5．實驗結(jié)束后的設(shè)備操作打開罐前調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉罐后調(diào)節(jié)閥，讓真空罐充氣；3分鐘后停真空泵并立即打開罐后調(diào)節(jié)閥，讓真空泵充氣（目的是防止回油）。最后關(guān)閉冷卻水閥門。五、數(shù)據(jù)處理1．壓力值的確定（1）本實驗裝置采用的是負(fù)壓系統(tǒng)，表上讀數(shù)均為真空度，為此須換算成絕對壓力值（p）： （4）式中： —大氣壓力（Pa） ； —用真空度表示的壓力。（2）由于噴管前裝有孔板流量計，氣流有壓力損失。本實驗裝置的壓力損失為U型管差壓計讀數(shù)（）的97% 。因此，噴管入口壓力為： （5）（3）由式（5）、（6）可得到臨界壓力，在真空表上的讀數(shù)（即用真空度表示）為： （6）計算時，式中各項必須用相同的壓力單位。（大致判斷，約為3800Pa）。2．噴管實際流量測定由于管內(nèi)氣流的摩擦而形成邊界層，從而減少了流通面積。因此，實際流量必然小于理論值。其實際流量為： （kg/s）式中：—流速膨脹系數(shù)；—氣態(tài)修正系數(shù)；—幾何修正系數(shù)（）；Δp—U型管差壓計的讀數(shù)（Pa） ；—室溫（℃）；—大氣壓力（Pa） 。六、實驗報告要求1．以測壓探針孔在噴管中的位置（x） 為橫坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)，繪制不同工況下的壓力分布曲線。2．壓力比為橫坐標(biāo)，流量為縱坐標(biāo)，繪制流量曲線。3．根據(jù)條件，計算噴管最大流量的理論值，且與實驗值比較。
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