噴管特性實驗教學教材

噴管特性試驗僅供學習與溝通，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除感謝僅供學習與溝通，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除感謝2噴管特性試驗一、試驗目的管臨界參數(shù)的理解。比較嫻熟地把握壓力、壓差及流量的測量方法。界壓力，流速不行能高于音速，流量不行能大于最大流量。重要概念2的理解：應明確在縮放噴管中，其出口處的壓力可以低于臨界壓力，流速可高于音速，而流量不行能大于最大流量。二、試驗裝置〔14013200L/min〕。試驗臺由進氣管、孔板流量計、噴管、測壓探針、真空表及其移動機構、調(diào)整6-4所示。圖6-4 噴管試驗臺1-進氣管；2-空氣吸氣口；3-孔板流量計；4-U形管壓差計；5-噴管；6-三輪支架；7-測壓探針；8-可移動真空表；9-位移螺桿機構及位移傳感器；10-背壓真空表；11-背壓用調(diào)整閥；12-真空罐；13-軟管接頭；14-儀表箱；15-差壓傳感器；16-被壓傳感器；17-移動壓力傳感器進氣管為φ57×3.5無縫鋼管，內(nèi)徑φ50?？諝鈴奈鼩饪谌脒M氣管，流過孔板流量計。孔板孔徑φ7U形管壓差計或微壓傳感器讀出。噴管用有機玻璃制成，配有漸縮噴管和縮放噴管各一只。依據(jù)試驗的要求，可松開夾持法蘭上的固緊螺絲，向左推開進氣管的三輪支架，更換所需的噴管。噴管各截面上的壓力是由插入噴管內(nèi)的測壓探針〔外徑φ1.2〕連至“可移動真空表”測得，由于噴管是透亮的，測壓探針上的測壓孔〔φ或位移傳感器實現(xiàn)測量讀數(shù)。噴管的排氣管上還裝有“背壓真空表”，其壓力大小用背壓調(diào)整閥進展調(diào)整。真空罐直徑φ400，起穩(wěn)定壓力的作用。罐的底部有排污口，供必要時排解積水和污物之用。為減小震驚，真空罐與真空泵之間用軟管連接。bX、氣流在Ub試驗裝置特點：可便利地裝上漸縮噴管或縮放噴管，觀看氣流沿噴管各截面的壓力變化?！渤鯄翰蛔?，轉變背壓〕，觀看壓力曲線的變化和流量的變化，從中著重觀看臨界壓力和最大流量現(xiàn)象。除供定性觀看外，還可作初步的定量試驗。壓力測量承受周密真空表，精2承受真空泵為動力，大氣為氣源。具有初壓初溫穩(wěn)定，操作安全，功耗和直觀。承受一臺真空泵，可同時帶兩臺試驗臺對配給的漸縮、縮放噴管做全工況。三、試驗原理1、噴管中氣流的根本規(guī)律由能量方程：dqdh

12dc2及 dqdhdp可得 dpcdc可見，當氣體流經(jīng)噴管速度增加時，壓力必定下降。由連續(xù)性方程：Ac

Ac1 11 2

2

常數(shù)dAddc有及過程方程

A cpk常數(shù)kddp有 pkp依據(jù) dpkp得：

Mc，而aa

dA(M21)dcA c明顯，當來流速度M1時，噴管應為漸縮型(dA0)；當來流速度M1時，噴管應為漸擴型(dA0)。2、氣體流淌的臨界概念噴管氣流的特征是dp0dc0d0，三者之間相互制約。當某一截面的流速到達當?shù)匾羲佟惨喾Q臨界速度〕時，該截面上的壓力稱為臨界壓力〔pc〕。臨界壓力與噴管初壓〔p1〕之比稱為臨界壓力比，有：p cp1 2 k

1經(jīng)推導可得：0.528

k1當漸縮噴管出口處氣流速度到達音速，或縮放噴管喉部氣流速度到達音速時，通過噴管的氣體流量便到達了最大值〔mmax〕，或稱為臨界流量。可由下式確定：mmmax

A2k2k22k1k1k1p11式中：Amin—最小截面積〔對于漸縮噴管即為出口處的流道截面積，對于縮放噴管即為喉部處的流道截面積。本試驗臺二種噴管的最小截面積為：12.56mm2〕。3、氣體在噴管中的流淌漸縮噴管漸縮噴管因受幾何條件(dA0)的限制，由上述公式可知：氣體流速只能等于或低于音速〔Ca〕；出口截面的壓力只能高于或等于臨界壓力〔p2pc〕；通過漸縮噴管的流量只能等于或小于最大流量〔mmax〕。依據(jù)不同的背壓〔pb〕，6-6圖6-5 漸縮噴管圖6-6 漸縮噴管壓力分布曲線及流量曲線A—亞臨界工況〔pb

pc〕，此時m

p p pmmax 2 b cB—臨界工況〔pb

p〕，此時m

p p pmmax 2 b ccC—超臨界工況〔pbc縮放噴管

pc〕，此時m

mmaxm

p p p2 c b縮放管的喉部dA0，因此氣流可以到達音速〔Ca〕；擴大段〔dA0〕，Ca),其壓力可小于臨界壓力〔p2pc〕，但因喉部幾何尺寸的限制，其流量的最大值仍為最大流量〔mmax〕。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計壓力〔pd〕。縮放噴管隨工作背壓不同，亦可分為三種狀況：A—被壓等于設計背壓〔pbpd〕時，稱為設計工況。此時氣流在噴管

p2pbpd〕，見段轉入超音速流淌，流量到達最大流量。圖縮放噴管B—背壓低于設計背壓〔pbpd〕A壓值，如圖6-8曲線B所示，流量仍為最大流量。C—背壓高于設計背壓〔pbpd〕時，氣流在噴管內(nèi)膨脹過度，其壓力低于〔即產(chǎn)生6-8C脫離臨界狀態(tài)，縮放管便與文丘里管的特性一樣了，其流量低于最大流量。圖6-8 漸縮噴管壓力分布曲線及流量曲線四、操作步驟裝上所需的噴管，用“坐標校準器”調(diào)好“位移坐標板”的基準位置。后調(diào)整閥，翻開真空泵冷卻水閥門,然后啟動真空泵。測量軸向壓力分布：〔背壓用調(diào)整閥〕調(diào)整背壓至肯定值〔見真空表讀數(shù)〕，并記錄下該值。轉動手輪，使測壓探針向出口方向移動。每移動肯定距離〔一般約2-外。把各個點描繪到坐標紙上，便得到一條在這一背壓下噴管的壓力分布曲線。〔1〕、〔2〕步驟即可。流量曲線的測繪閥，啟動真空泵。用罐前調(diào)整閥調(diào)整背壓，每一次轉變〔100～200〕mmUU〕U236-66-8試驗完畢后的設備操作翻開罐前調(diào)整閥，關閉罐后調(diào)整閥，讓真空罐充氣。〔目的是防止回油〕。關閉真空泵冷卻水閥門。五、數(shù)據(jù)處理1、壓力值確實定本試驗裝置承受的是負壓系統(tǒng)，表上讀數(shù)均為真空度，為此須換算成絕〔p〕：

pp pa (v)式中： pa—大氣壓力〔bar〕；p(v)—用真空度表示的壓力。pU〔p〕97%。因此，噴管入口壓力為：p p1 a

0.97p可得到臨界壓力pc

0.58p1

，在真空表上的讀數(shù)〔即用真空度表示〕為：p 0.0472p 0.51pc(v) ap〔大致推斷，柱〕。p2、噴管實際流量測定

c(v)380mmHg由于管內(nèi)氣流的摩擦而形成邊界層，從而削減了流通面積。因此，實際流量必定小于理論值。其實際流量為：pm1.37310p

〔kg/s〕式中：—流速膨脹系數(shù)；ppa12.873ppa—氣態(tài)修正系數(shù)；pt 273a