Дейч М.Е. - Техническая газовая динамика (1062117), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Изменение давления в общем случае начинается не точно во входном сечении горловины! 2, а выше или ниже по потоку в начальном участке диффузора. Далее, основное уравнен!ие количества движения необходимо дополнить членом, выражающим воздействие скл давления от стенки входного участка диффузора. Вместе с тем, даже при значительной длине горловины, следует учитывать неравномерность поля потока в сечении 3, которая существенно сказывается на эффективности диффузора. Учет всех перечисленных факторов, характеризующих действительный процесс в ступени эжектора, осуществляется на основании следующих соображений. Потери в сопле учитываются коэффициентом скорости срс.
Действительная скорость истечения из сопла равна: рс~ о 1 ~с~ Коэффициент ср,= )!с1 — ь, определяется с помощью кривых, представленных на рпс. 6-31. Потери в расширяющейся части диффузора, учитываемые коэффициентом ио„, можно принимать по графику на рис, 7-4 в зависимости от скорости Ха в выходном сечении горловины. Силовое воздействие стенки входной части диффузора на поток учитывается введением в уравнение количества ' Во входной части и в горловине, кроме основных потерь смешения, возникают потери, выаьоваемые трением, и волновые матери. 428 дйижения импульса от стенок 7„, При этом подсчитываетоя удельный импульс от стенок начального участка диффузора, равный; ! а — ! ~ст Ет= +, — — а, 2!з ' и *! (7-33) — Р— $„, =у' (1+ х) (1+ хх,)(о, (Х,); (7-34) (7-35) — — — (1 + х) (1 + хв!); Ро чз Р д то( з) — ор~п+ з о 'Рс о! (7-36) где Фз(хз) =ср„аз+ а Ро* .
429 Абсолютное значение 2 зависит от режима работы и оу геометрических параметров ступени, прежде всего от коэффициента эжекции х, отношениЯ Рз(Р„Угла конУсности входной части диффузора, расстояния от выходной кромки сопла до начала горловины диффузора и отношения р, /р., Опытное исследование влияния неравномерности потока в выходном сечении горловины показывает, что и этот фактор должен быть учтен при расчете ступени. При этом установлено, что неполное выравнивание потока в горловине приводит к перераспределению работы сжатия между горловиной и расширяющейся частью диффузора. С увеличением неравномерности в сечении 3 работа сжатия и потери в горловине уменьшаются, а в расширяющейся части растут.
Детальный анализ показывает, что в основные уравнения эисектора должны быть введены коэффициенты, учитывающие влияние неравномерности. С учетом всех потерь и неравномерности поля в сечении 3 уравнения ступени эжектора принимают вид: Є— коэффициент, учитывающий неравномерность поля в выходном сечении горловины; он монет быть подсчиган, если известен профиль скорости. Опытом установлено, что в предельном режиме (см. ниже) при определенной (оптимальной) длине горловины средняя скорость смец|анного потока в выходном сечении горловины диффузора достигает критического значения, а профиль скоростей приближается к квадратичной параболе.
Это позволяет для частного случая подсчитать этот коэффициент и принять э„=1,22 —;1,26. По опытныч данным значения коэффициента Р„на переменных режимах колеблются в среднем в пределах э,=1,0 —:1,3. Меньшие значения э сон ответствуют более равномерному полю скоростей. Все коэфф циенты: дд„=- — ', Р,, э, и 4,, менЯютсЯ пРи изменении режима работы ступени и профиля проточной части ступени (формы сопла и диффузора) и пока могут быть получены только опытным путем. Р асчет ступени для х=О производится по аналогичным уравнениям.
Уравнение ичпульсов для этого случая имеет вид; т( 1)+" У '1')(~а)=-Ф1(дз)~ (1+~)(1+хч,), (7-37) где (7-38) З~„ — коэффициент скорости сопла пассивного газа. Уравнение (?-37) не содержит основного геометрического гараметра ступени Г, /Р„ . Связь между Р„,1Р, и 'д ьс ! коэффициентом эжекции по-прежнему выражается уравнением (7-35). 7-6.
СТУПЕНЬ ЭЖЕКТОРА ПРИ ПЕРЕМЕННЫХ РЕЖИМАХ; ПРЕЛЕЛЬНЫЙ РЕЖИМ В условиях эксплуатации ступень эжектора часто работает на режимах, отличающихся от расчетного. Причинами на отклонений от расчетного режима могут быть изменен чальных параметров (следовательно, и расхода) эжектим ия рующего газа, параметров и расхода эжектируемого газа и давления смешанного потока за диффузором. 430 Количество независимых параметров, определяющих ре- жим ступени, и связь между этими параметрами устанав- ливаются уравнениями (7-34) и (7-35), которые при г,,1'г",, = сопз| являются основными уравнениями перемен- ного режима ступени.
Согласно уравнениям (7-34) и (7-35) к числу определяю- щих безразмерных параметров режима ступени относятся; а) коэффициент эжекции д= — '-, 6~, 6,' б) степень сжатия (повышения давления) в ступени д = д Р4!рд в) располагаемый перепад давлений рд?р;, г) отношение температур торможения смешиваемых по- токов т,= —. г„ Гм При изменении режима ступени меняются условия работы отдельных ее элементов; сопла, камеры смеше- ния и диффузора.
Прн этом происходит перераспределе- ние потерь в указанных элементах ступени. В условиях эксплуатации возможно одновременное изменение всех четырех параметров. При этом все элементы ступени работают в нсрасчетных условиях. Проанализируем поведение ступени при отклонениях режима, вызванных изменением давления за диффузо- ром р4 или изменением давления в камере смешения ры предполагая, что давление зжектируюшего газа перед соплам рд и отношение т, остаются неизменными Прн постоянном давлении |перед соплом изменение давления в камере смешения рд или давления за сту- пенью р4 приводиг к изменению количества эжектируе- мого газа Очевидно, что при этом изменяется и степень сжатиЯ в диффУзоРе ед=Р4/Рд По уравнениям (7-34) и (7-35) между коэффициен- том эжекции х и степенью сжатия ед существует опре- деленная зависимое|ь, которую называют характеристи- кой ступени или диаграммой режимов.
В~ил этой характеристики определяется тем, какой из двух основных параметров (рд или р4) изменяется при изме- нении режима. 1. Работа ступени при постоянном давлении всасывания. Проследим характер нзиенения основных параметров режима при увеличе- й ход до максимального значения х=хпр при л мального значения р»=р»ы при д и даннол» ра. ля увел ния х необходимо м уменьшать противолавление р„, т. е. 4'=ааигРис.
7-28. Характеристики ступени эжектора. ение п оточиой части, сохраняя рь неизмен- с н н жается ныся п и этом степень сжатия в ту СВ ассматриваемой характеристики ( ис. 7-28) скорости в сечениях 2 и 3 ()»и и Х»), ных на рис. -, ув . 7-27, величиваются (из условия неразрывности). ффициента эжекции При некотором значении коэ„„„ ц сть в начальном участке горловины диффух= хин скорость 'в н ения, а скорость вора достигает ае максимального знач близка к критической в выходном сечении горловины лизка к — предельный коэффицаею эжекции, Нерв (Х,=(), Отношение давлений Ра»рс» в Р в асширяюшейся ти и„„зо а также близко к критическому ачь ни а =)(х) располагается парал- ( АВ), Э значает, что на расльность ступени не сматриваемом р ежиме производитель и коз ициент эжекции ра- зависит ат степени сжатия и коз ицие т вен предельному (х=х,р).
тся максимальПредечьным называет ~й ля данного значения рл(ро коэ и- ны~й для д нт эжекции; соответ т етствуюшее противодавле- цие ным противодавле- ние называется р п едель т т ежим, отвечающий иа д льным. Механизм наступления ке В, называется предельным. ех предельного режим р а п едставляется следующ .. в некато ом сечении в ходного уча- мере увеличения х в нек становится и зо а средняя скорость потока ста сверхзвуковой.
Пристеночный дозвук минимальную поперечную протяже- сечении имеет ность и не способен передавать возмуще тока. Поэтому снижеяие ~ р ие п отиводавления р» р» р н ицнент в каме е смешения и коэ вли"ет на условия Р е ии сох аняется,постоянным. н мож т эжекц счет повышения. плотности потока, т. е.
ия в каме е смешения рл. оэтому н чается, как видно из даль стики принципиально отлич е са на частке СВ; вслед за зоной, " макси- шега, от процесса на уч начальном участке о ости, аспаложеиной в н горловины ди у р, зо а, смешанный пот ему скачков уплот- в горловине, пересек , у кая сложную систему пения, до дозвуковой ск р ко ости во входном с ч етств ет оптимальной, 'по сле чего длина горловины соответст у можение альнейшее (уже плавное торм осущ с вляюся даль я частке, писанная ~мыий вдоль г а иком распределения д об с ечивается торможение ра р ю "ся кото ой еспечи потока до дозвуковой с р ско ости, то в ~ с е в системе и зо а поток разгоняется, а затем в озвуковой ( асширяющаяся скачков, переходит в дозвуковой 1ЗЗ ~Ф И с» Ю еы са ела Ю '7 й 284 часть диффузора работает, как сопло Лаваля в не- расчетных условиях).
По мере снижения р4 система скачков смещается к выходному сечению диффузора. Возвращаясь к кривым изменен44я давления по контуру диффузора (рис. 7-29) на предельном (р4/р4,р=!) Н ЗаПрЕдЕЛЬНОМ (р4/р4пр<1) рЕжИМаХ, ВИДИМ, ЧтО ВОЗМУ- щения от снижения р4 не передаются выше определен- Рис 7.29, Распределение давлений по контуру диффуаора при раалииных режимах работы ступени а4кектора; 1,„ = 4„ .л = 6. Опыты МЭИ. ного сечения, расположенного в начальном участке диффузора. Это сечение (точнее, зона, прилегающая к нему), как указывалось выше, является запирающим.
На рис. 7-30 можно видеть, что при переходе от предельного режима к запредельному профиль скорости в начальном участке диффузора и коэффициент ажекции и практически не изменяются. В то же время в выходном сечении горловины при неизменном коэффициенте эжекции средняя скорость увеличивается. Опыты показали, что на ~предельном режиме профиль скоростей в выходном сечении горловины приобретает форму, близкую к параболической, что характерно для течения в трубе, когда средняя скорость близка к критической (гл.
5). 'О О ( 2 й4 „сс ~О х Р О 2 О О О. О », 2 О ОО О й О О О М ,Л О и *$ О Е О О О О 4 О О о, 2 М 3 а Ъ О О. Ю 44 1О 2 О Ф О й. О. Е О О сс На рис. 7-31 показан «универсальный профиль» относительных средних скоростей Лз/Ло (Ло — скорость на оси д~иффузора), полученный в результате наложения скоростных полой в выходных сечениях горловин различных диффузоров на предельных режимах'. Как видно, (г 1,0 и и/ аг '1,о ов пв п,ч аг о аг ач па п,в 1, л Рн 0101; и Ягв и Р„ООВ7, К 010П ор-п,ачг, =Прап в р„-ООЧг, к= О Ма=0,007; К О,! в=«, й 70 4 Рн* 0007, К - аж, /„;тг; Ш =по Рис.
7-3! Универсальный профвль скорости в выходном сеченви горловвны на режвмах, близких к предельным. все кривые практически совпадают и мало отличаются от квадратичной параболы независимо от относительной длины горловины / „=! /44 . Такая перестройка профиля скорости при околозвуковых скоростях объясняется влиянием вязкости в околозвуковом,потоке, весьма чувсгвительном к любому внешнему воздействию. ' Опыты проводилнсь при разлвчных безразмерных давлениях в кзмере смешения р„=р„/рс н оптимальных безразмерных расстояниях между срезом сопла и входом в горловину в=х/04 (а1— диаметр сопла ча выводе). 436 Расчет характеристик эжектора р /р,= сопз! произво- дится по уравнениям (7-34) и (7-35).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
