Московский Энергетический Институт

(Технический Университет)

кафедра ТОТ

Лабораторная работа № 7

Исследование процесса адиабатного истечения водяного пара через суживающееся сопло.

Студент: Трофимов А. В.

Преподаватель: Закопырин М. А.

Группа: ТФ-2-00

Работу сдал:____________

Работу защитил:_________

Цель работы:
Цель работы состоит в изучении и практическом усвоении раздела курса технической термодинамики, посвященного процессам истечения газов и паров.

Описание экспериментальной установки.

1 – нагреватель; 2 – рабочая ячейка; 3 – входной вентиль; 4 – верхняя измерительная камера; 5 – суживающееся сопло; 6 – нижняя измерительная камера; 7 – выходной вентиль; 8 – теплообменник; 9 – емкость расходомера; 10 – сильфонные манометры;

11 – усилители; 12 – электросчетный частотомер; 13 – цифровые вольтметры; 14 – цифровой вольтметр; 15 – вторичные приборы преобразователи; 16 – сосуд Дьюара.

1. Журнал наблюдений.

Барометрическое давление В = 751 мм рт. ст. = 0,99 бар

Диаметр минимального сечения сопла d₂ = 2 мм

Постоянная емкости – расходомера k = 160,8 г

1. Обработка результатов измерений.

1. Вычислить энтальпию полного адиабатного торможения h_o по формуле:

, где w₁ определяется из уравнения неразрывности .

Рассчитаем

Для первого случая: = м/с;

Рассчитаем h_o:

h_o = 2910 + 2²/2000 = 2910,002 кДж/кг

Для второго случая: = м/с;

Рассчитаем h_o:

h_o = 2890 + 1,35²/2000 = 2890 кДж/кг

1. Г
   рафик зависимости m_д = f():

График зависимости P₂ = f(P_ср):

1. Определить критическое давление Р_кр различными вариантами

А) Из графика m_д = f(), находим величину _кр. Из графика видно, что _кр  0,55.

Зная _кр находим бар.

Б) Из графика P₂ = f(P_ср) находим Р_кр как среднее арифметическое значение точек Р₂, лежащих на горизонтальной прямой:

бар.

В) Определяем Р_кр используя значение _кр = Р_кр/P_o = 0,546 для перегретого водяного пара. Отсюда Р_кр = 0,546Р_о = 1,50 бар.

1. Найдем случайную погрешность определения Р_кр по пункту “б”

, где t_p – коэффициент Стьюдента, определяемый по таблице;

S_n,кр – среднеквадратичное отклонение среднего значения Р_кр.:

Большинство технических расчетов проводится при доверительной вероятности р=0,95.

Следовательно, t_p = 2,31.

= 2,310,19 = 0,4389

Окончательный результат:

1. Рассчитать коэффициент расхода  = m_д/m и скоростной коэффициент сопла  = w_2д/w₂ для одного из режимов течения при  > _кр.

Для определения коэффициента расхода  теоретический массовый расход водяного пара m, кг/c рассчитать по уравнению неразрывности:

, где f₂ = f_min – площадь выходного сечения суживающегося сопла, м² ;

₂ – удельный объем водяного пара в выходном сечении сопла, м³/кг;

w₂ – теоретическая скорость истечения на выходе из сопла, м/c.

Теоретическая скорость истечения из сопла, м/c, рассчитывается по формуле:

.

Рассчитаем коэффициенты  и  для  = 0,87,  Р₂ = Р_ср = 2,38 бар.

Из диаграммы h-s находим: ₂ = 1,1 м³/кг h₂ = 2890 кДж/кг; h_o = 2890,009 кДж/кг.

f₂ = f_min = 3,1410^-4 , при d₂ = 20 мм.

Найдем м/c. m = 8,6210^-4 кг/c.

Найдем  = 0,00078/8,6210^-4 = 0,95.

w_2д  4 м/c.  = 4/4,24 = 0,94.

1. Рассчитать коэффициент расхода  = m_д/m и скоростной коэффициент сопла  = w_2д/w₂ для одного из режимов течения при  < _кр.  = 0,51.

Теоретический массовый расход, кг/c, находится по уравнению неразрывности:

кг/c

Теоретическая скорость истечения из сопла w_кр, равная местной скорости звука, рассчитывается по формуле:

м/c

 = 0,00121/ = 0,94.

Найдем w_кр.д = 93 м/c; .  = 93/100 = 0,93.