 |
|
Определение параметров на входе в сопло
Расчетное задание №8
По курсу «Спецглавы гидрогазодинамики»
Расчет сопла Лаваля
Выполнил: Романов-Соколов П.
Группа: ТЭ-10-1
Проверил: доц., к.т.н.
Севостьянов А. В.
Липецк 2012
СОДЕРЖАНИЕ:
I. Задание...........................................................................................................3
II. Расчёт конфузора..........................................................................................4
1. Определение параметров на входе в сопло……………………………4
2. Определение параметров в критическом сечении ……………………7
3. Вычисление параметров конфузора……………………………………8
III. Расчёт диффузора........................................................................................12
1. Определение параметров на выходе из сопла………………………...12
2.Определение геометрических параметров диффузора и распределения по его длине основных параметров…………………..……………………………………14
IV. Таблица распределения основных параметров по длине сопла……….17
V. Графики распределения основных параметров по длине сопла……….19
1. Распределение температуры……………………………………………19
2. Распределение давления………………………………………………...19
3. Распределение плотности……………………………………………….20
4. Распределение скорости звука…………………………………………..20
5. Распределение скорости…………………………….……………………21
6. Распределение приведенного расхода…………………………………..21
VI. Список литературы…………………………………………………………22
ЗАДАНИЕ
Исходные данные:
a. газ – сероводород;
b. параметры торможения:
температура газа - 480°С, давление 1,1 МПа;
c. массовый расход – 25 кг/с;
d. скорость на входе в сопло – 10 м/с;
e. принять распределение скорости по длине диффузора линейным.
f. угол раскрытия конического диффузора 8°
Определить:
1. Размеры сопла (конфузор рассчитать по формуле Витошинского, 
).
2. Распределение по длине сопла скорости, давления, температуры и плотности газа, локальной скорости звука, приведенного расхода.
Примечание.
- Режим истечения - расчетный (давление на выходе равно 0,02 МПа).
- Газ принять идеальным.
- Толщиной пограничного слоя и потерями по длине пренебречь.
2. РАСЧЕТ КОНФУЗОРА
Так как рабочее тело сероводород – трёхатомный газ, то показатель адиабаты k равен 1,33; газовая постоянная для сероводорода равна:
, (1)
где R - универсальная газовая постоянная, а Мк - молярная масса сероводорода, тогда:
;
Средняя удельная массовая изобарная теплоемкость вычисляется по формуле: 
, (2)
Сведем все основные постоянные сероводорода в таблицу.
Таблица 1. Основные постоянные сероводорода.
| Химическая формула | H2S |
Молярная масса, 
| 34 
|
Показатель адиабаты, 
| 1,33 |
Газовая постоянная, 
| 244,529 
|
Средняя удельная массовая изобарная теплоёмкость, 
| 985,526
|
Определение параметров на входе в сопло
Найдём все параметры на входе в сопло (все параметры обозначены индексом 1).
1) Из уравнения энергии найдём температуру на входе, выразив её через температуру торможения:
, (3)
где 
температура газа на входе в сопло, К;
температура торможения, К;
- скорость на входе в сопло, м/с;
2) Определим скорость звука на входе:
(4)
- локальная адиабатная скорость звука на входе в сопло, м/с;
3) Найдём число Маха для входного сечения:
(5)
- число Маха на входе в сопло;
4) Найдём давление на входе в сопло:
(6)
- давление торможения, Па;
5) Плотность газа во входном сечении находим из уравнения состояния:
(7)
- плотность сероводорода на входе в сопло, 
;
6) Площадь входного сечения находим по формуле:
(8)
- площадь входного сечения, с 
;
- массовый расход, кг/с;
7) Найдём радиус входного сечения:
(9)
- радиус входного сечения сопла, м;
8) Найдем приведенную площадь входного сечения и приведенный расход во входном сечении:
(10)
(11)
- приведенная площадь входного сечения сопла;
- приведенный расход во входном сечении сопла;
9) Найдём отношение давления на выходе из сопла к давлению на входе:
В нашем случае 
. Следовательно, в сопле будет достигаться критическая скорость.