Расчетно-графическая работа на тему: Расчет сопла Лаваля (вариант 41)

2. Задание к расчету

2.1. Обязательная часть.

Задание
на домашнюю работу по курсу "Механика жидкости и газа" . Специальность 100500, курс 2, семестр 4.
Студенту ______________группы ___________
Номер варианта: y = N + 30(n-1), где
N – порядковый номер студента по журналу преподавателя;
n – номер учебной группы;
1 – коэффициент, задаваемый преподавателем. *
y = N + 30(n-1)=11+30(2-1)=41

1.1. Расчет исходных данных:


1. Расчетное противодавление

;
2. Давление полного торможения перед соплом, Па

бар = const
3. Температура торможения перед соплом, К

4. Закон изменения площади поперечного сечения, м2




5. Расчетное статическое давление за соплом, бар
бар
6. Расчетный приведенный расход в выходном сечении
.
Находится по таблицам газодинамических функций в сверхзвуковой части таблиц 3
по находим
7. Критическая скорость звука, м/с

Поскольку течение в сопле энергетически изолированное, то
акр(x) = const = 490 м/с
8. Критическое отношение давлений

9. Критическое отношение температур

10. Скорость звука при параметрах торможения, м/с



1.2.Расчет геометрических параметров сопла

1. Определение координаты минимального сечения (горла) сопла.
Находится из условия экстремума функции F(x): F′(x)=0

2. Площадь минимального сечения сопла, м2

3. Площадь выходного сечения сопла, м2

4. Координата выходного сечения сопла (длина сопла) находится из уравнения

Так как (x2)2 < xmin, то решением будет x2 = 39.865см

5. Степень расширения сопла




1.3.Расчет течения внутри сопла Лаваля при расчетном режиме.

1. Задаемся рядом значений координаты x вдоль сопла (0≤x≤x2), включая xmin , определяем в этих точках площади сопла и находим параметры потока.
Расчет ведем в табличном виде (табл. 4.1.).
2. По результатам расчетов строим зависимости изменения параметров потока по длине сопла в расчетном режиме: F(x), P(x),T(x), с(x), a(x)и (x)...

Расчет сопла Лаваля является комплексной задачей, позволяющей студенту практически закрепить знания по важным частям курса "МЖГ" и освоить:
- расчет одномерных течений сжимаемой жидкости при геометрическом воздействии;
- расчет переменных режимов работы сопла Лаваля;
- расчет волн уплотнения и сжатия;
- диаграмму эпициклоид;
- расчет прямых скачков уплотнения;
- расчет косых скачков уплотнения;
- диаграмму ударных поляр;
- расчет свободных турбулентных газовых струй.
А также научиться:
- пользоваться таблицами газодинамических функций;
- строить скачки уплотнения и их пересечения.
Согласно концепции системы РИТМ расчет разбит на обязательную и творческую части. Выполнение обязательной части в полном объеме позволяет студенту получить за работу оценку «отлично». Повысить свой рейтинг студент может, выполнив творческое задание(я).

4.4.2 Расчет дозвуковых режимов работы

Возникают при давлениях за соплом , в нашем случае 18,667>p2>16,82. Задаемся в указанных пределах тремя значениями давления за соплом
p2=17,3 бар; p2=17,8 бар и p2=18,2 бар
Расчет ведем в таблице 4.12

Таблица 4.12
Расчет параметров дозвуковых режимов
№ п/п Определяемая величина Способ определения Размер-ность Давление за соплом
p2 [бар]
17,3 17,8 18,2
1 Относительное давление
- 0,92667 0,95355 0,97498
2 Приведенный расход по [3]
- 0,53653 0,43391 0,32228
3 Расход газа
кг/c 3.3263 2.6901 1.9980
4 Относительный расход
- 0,87449 0,70723 0,52528

Расчет дозвукового режима работы (p2=17.3 бар, q2=0,53653)
№ п/п Наименова-ние величины Метод определения Размер-ность x [см]
0,00 4 8 13.667 16 20 24 28 32 36 39.864
1 Площадь поперечного сечения сопла
м2 - 0,2714 0,1678 0,1463 0,1482 0,1571 0,1702 0,1856 0,2026 0,2205 0,24
2 Приведен-ный расход
- 0 0,4715 0,7627 0,8745 0,8635 0,8146 0,752 0,6894 0,6317 0,5803 0,5366
3 Приведен-ная скорость
- 0 0,3113 0,5503 0,6766 0,6615 0,6041 0,5398 0,4825 0,4376 0,3927 0,36
4 Число Маха
- 0 0,2865 0,5155 0,6417 0,6272 0,5691 0,5052 0,4493 0,4060 0,3632 0,33
5 Относитель-ное давление
- 1 0,9446 0,8944 0,7581 0,7672 0,8028 0,8401 0,8707 0,8927 0,9129 0,93
6 Относи- тельная температура
- 1 0,9838 0,9495 0,9232 0,9271 0,9392 0.9514 0,9612 0,9681 0,9743 0,98
7 Статическое давление
бар 18.667 17.633 16.7 14.15 14.32 14.99 15.68 16.25 16.663 17.04 17.3
8 Статическая температура
К 846 832.33 803.3 781.64 784.3 794.54 804.91 813.18 819.01 824.26 827.82
9 Скорость потока
м/с 0,000 165.7 292.88 360.08 352.08 321.54 287.32 256.81 232.914 208.99 191.13
10 Местная скорость звука
м/с 583.03 578.3 568.13 560.41 561.37 565.02 568.69 571.61 573.65 575.49 576.73
11 Плотность
Кг/м3 7.688 7.38 7.24 6.31 6.36 6.57 6.79 6.96 7.09 7.2 7.28


Таблица 4.14
Расчет дозвукового режима работы (p2=17.8 бар, q2=0,43391)

№ п/п...