4 (1014111), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Вследствие уменьшения плотности расход уменьшается в еще большев степени и скачок переместится протин потока. При этом интенсивность скачка воарастет. Движение скачка в направленнк против потока будет прололжатьсн до тех пор, пока он не выйдет за пределы входного сечения ЕБ скачок ааймет такое положение относительно Еп при котором часть газа будет выходить во внешний поток, мннун днффузор (рис. 7-24,а).
Прн дальнейшем уменьшении Е скачок будет перечещатьси против потока, обеспечивая необходимое уменьшение расхода через диффузор; интенсивность скачка будет сохрзннтьси практически неизменной. Рассмзтриван теперь обрапзый процесс — увеличение Г,„, можно заключить, что если Е, достигнет того значении, при котором впер'л вые поивилсн скачок, то скачок не исчезнет, так как уменьшенная плотность в горловине обусловливает чзстичаое вытеснение массы газа во внешний поток. Следовательно, Е, необходимо увеличить до 'л таких пределов, чтобы компенсировать уменьшение плотности в горловине.
Последующее увеличение Е,л приведет к перемещению скачка внутрь днффузора и обеспечит постоинный максимальный расход через диффуаор. 1 Рассматриваемый случай показан штйихпунктирной линией на диаграмме 1 — з иа рис. 7-20. 4!8 Изложенное показывает, что в диффузоре с переменным сечением горловины наблюдаются гистерезисные явления. Графики ва рис. 7-24,б дополнительно иллюстрируют эти явления. В диаграмме завискмости 616, от Е.лгдг (6 — расход через диффузор; 6, =длгр, с, ) можно указать точку А, соотнетствующую Е.
=. Ег (6=-6,). По мере умень- л Рг Рч РР !Р Рис. 7-24. Схема днффузора с регулируемым минимальным сечением (а) и его расходнан характеристика (б) прн различных режимах. цгешзи Е. расход сохраннетси неизменным до точки В, которой соответствует А4„ = 1 в горловзие; перед диффузором возникает скачок, и расход падзет до значения в точке Ел Дальнейшее уменьшение Г л приводит к изменению расхода по линии 60.
При увеличении Е л скачок перец диффузором сохраняется до того значения Е л, которое соответствует точке Е. К исходной точне А диффузор возвращаетсн по линии ОВЕА. В результате обдазуетси гистерезиснаи петли ЕВОЕ и длн того чтобы установить состовние потока в лиффузоре при произвольном Е, необходимо л' знать, каким бвмо направление нзмсненпн Е эд ГО й(, >М О,а О,б а,ч О,т Мс лйл 421 Необходимо подчеркнуть, что режимы со скачками уплотнения перед диффузором характеризуются резким возрастанием сопротивления Размер гнстерезиснои петли зависит от числа Мь с возрастанием которого отрезок В(У перемешается влево (рис. 7-24,б). Следует отчетитгь что область между кривы~ми 1 и 2 на рнс.
7-24 Рис. 7-25. Схемы спектров в диффузорах со ступенчатым торможением на входе при разлвчных режимах. характеризует неустоичнвые режимы работы днффузора, при которых скачок может появиться и может исчезнуть. Как указывалось, в практике применяются регулируемые сверхзвуковые днффузоры (рнс. 7-23) со ступенчатым торможением на входе В тех случаях, когда внувренпнй конус имеет возможность осевых перемещений, можно нс только улучшить условия пуска и эксплуатации сверхзвукового диффузора, но и обеспечить более высокий к.
п. д. диффузора при расчетном и нсрасчетном режимах. Изменение скорости пото|ка на входе. в такие диффузоры приводит к изменению углов ваклона скачков при М,>Мел углы скачков уменьшаются, а прн Л4,(М~р — увеличиваются. В первом случае (рис. 7-25,а) взаимодействие скачков с противоположной стенкой будет происходить внутри горловины илн в расширяюшейся части. Возможно также иокрнвленне скачков вблизи наружной поверхности днффуэора. Прн обтекании кромки возникает волна разрежения АВС; в результате поток на входе в диффузор становнвся нера~вномерным. Во нтором случае, когда Л1,(М~р, скачки не попадают на входяую кромку диффузпра (рнс. 7-25,6).
По этой причине уменьшается расход газа через днффузор н возрастают Волновые потери в скачках (гл 4). На входной кромке диффузора возникает волна разреженвя АВС. При уменьшении М1 скорость потока перед вторым поворотом (гочка 7>) может стать меньше того значения, при котором еше Рис. 7-26. Коэффициенты восстановления давления торможения в сверхзвуковых днффузорах при переменных режимах. Цифры на пунктирных кривых указывают число скачков (по расчету). Опытные точки нанесены для четырехскачкового диффузора.
возможно существование прямолинейного скачка (угол ба>ба ) В этом случае происходят искривление н отход скачка от угловой точки; потери на вчоде в дпффузор заметно возрастают. Характеристики регулируемого диффузора прн переменных скоростях жа входе ~представлены на рис. 7-2б, Положение замыкающего систему прямого скачка зависит от выходного сечения диффузора. Если выходное сечение становится больше расчетного, то прямой скачок в орловине не возникает— течеиве остается сверхзвуковым в рзсшнряюшейся части, оде, как указы~велось выше, возникает система скачков, в которой поток переходит к дозвуковым скоростям. При уменьшении выходного сечения прямой скачок перемешается нз горловины в напра~вленни против потока. В обоих слу. чаях веера~охают аотновые потери в днффузоре.
7-5. СТУПЕНЬ ЭЖЕКТОРА ' Газовые зжекторы находят широкое и разнообразное применение в технике. В таких аппаратах происходит ' $ 7-5 составлен при участии М. В. Поляк>вского; В ?-б и 7-7 написаны совместно с А. В. Робо>кевым. смешение газовых потоков (в простейшем и наиболее распространенном случае — двух). В результате смешения изменяются, параметры торможения и статические параметры смешиваемых потоков. Основная особенность физического процесса в эжекторе заключается в том, что смешение потоков происходит при больших скоростях эжектирующего (активного) газа.
Принцип действия ~ступени эжектора можно уяснить из рассмотрения схемы, представленной на рис, 7-27. Рис. 7-27. Схема ступени эжекторз. Основными элементами ступени являются сопло А, камера смешения Б и диффузор В*. Эжектирующий газ под давлением подается к соплу А. Расширяясь в сопле, поток газа приобретает в сечении 1 сверхзвуковую скорость.
В каморе смешения Б струя активного газа взаимодействует с нжектируемсай (пассивной) средой и увлекает ее в диффузор, где и происходит сжатие образовавшейся смеси. Опытное изучение механизма эжекции в камере смешения показывает, что наиболее существенное влияние на процесс смешения оказывают турбулентность потоков и волновая структура сверхзвуковой эжектирующей струи. е Лиффузор сверхзвуконого эжектора обычно состоит из конического входного участка, нилиниричоской горловины и расширяюшегося вмходного участки, Изучение спектров осесимметричной сверхзвуковой струи (рис, 6-28 и 6-29) позволяет установить, что по мере удаления от сопла на периферии струи образуется пограничный слой.
В кольцевом пограничном слое скорости меняются от;малых дозвуковых на пер~иферии до сверхзвуковых на участке, примыкающем к ядру струи. Заметим, что в соответствии с волновым спектром струи статическое давление по оси ядра съруи,периодически меняется. По диаметру струи давления распределяются также неравномерно; в струе образуются поперечные градиенты давления. В сечениях за скачками градиенты давления направлены к периферии струи, а в сечениях за волнами разрежения — к оси струи.
В дозвуковом участке пограничного слоя статическое давление близко к давлению среды. На некотором расстоянии от сопла вся струя становится дозвуковой: в этой области статическое давление распределяется по оси и по сечению практически равномерно. Эти особенности поля осесимметричной сверхзвуковой затопленносй струи позволяют заключить, что между внешней средой и струей происходит непрерывный обмен частицами.
Поперечные перемещения частиц из пограничного слоя в ядро и из ядра в пограничный слой осуществляются с интенсивностью, переменной вдоль оси. Вернемся к расомотрению процесса в ступени эжектора (рис. 7-27). В сеченви 2 смешанный поток с неравномерным профилем скоростей заполняет входную часть диффузора. На участке 2 — 3 в горловине диффузора,происходит дальнейшее перемешивание потока '. На участке 1 — 2 процесс смешения можно приближенно .читать изобарическим. Па участке 2 — 3 сменген~ие и выравнивание потока сопровождаются повьашением среднего по сечению давления. В выходнсай части диффузора (участок 3 — 4) происходит дальнейшее повышение давления.
В литературе иногда рассматривается иная схема процесса смешения, когда расстояние между выходной кромкой сопла си входным сечением горловины диффузора к=О. Такие эжекторы (компрессоры) называют эжекторами с цилиндрической камерой Смешения или с постоянной площадью смешения. Входную часть и горловину диффузора иногда называют камерой смешения, 423 Однако указанное деление не имеет особого смысла, так как рассмотренная схема (рис. 7-27) переходит в другую путем непрерывного уменьшения величины х до нуля. Для определения параметров смешанного потока в выходном сечении горловины (сечение 3) воопользуемся уравнениями количества движения, сохранения энергии и неразрывности.
В первом приближении будем считать, что поля давлений и скоростей в сечениях 1 и 3 равномерны; силовое воздействие стенки на поток отсутствует; силы! давления, действующие на поток от стенки горловины, не дают осевых составляющих; силами трения в первом приближении также можно пренебречь.
Поэтому изменение количества движения между сечениями 1 и 3 равно разности импульсов сил давления в этих сечениях. Следовательно, уравнение кол~нчества движения для сечений 1 — д можно записать в виде: — сзз+р,Ез+ — зс,+р (Е, — Тз)= ~з + Пз С з + Рз~.лз (7-25) (7-26) где Π— расход эжектирующего (актнвного) газа; си, 1з, — скоРость и давление в выходном сечении сопла пРи изоэнтропическом истечении; с„ О, — расход и скорость эжектнруемого (пассивного) газа; с„р,— скорость и давление смешанного потока в выходном сечении горловины диффузора; Т„, Г, — площади сечения горловины диффузора и выходного сечения сопла. В общем случае сумма количества движения и силы давления, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
