Часть 1 (1161645), страница 91
Текст из файла (страница 91)
На рис. 9.г2 и 9."гЗ показаны Рис. 932. Шлирек-фотогрзфия потока в камере смешения ка критическом режиме работы зжекторз; Пс = 3,6 Рис. 9ЛЗ. Шлирек-фотогрзфия потока з зжскторс пз режиме, близком к запирзпикя Пс = 5,5, а ж 1 теневые фотографии течения в камере смешения на критическом режиме и режиме, близком к запиранию. Если в уравнении (27) величина а неизвестна (например, при проектировании эжектора по заданным значениям Пс, Оип), 5 4. КРИТИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЗЖЕКТОРА 521 то ее следует предварительно выразить из уравнения (14). Урав- нение (27) в этом случае принимает вид нли 1 1 ЕУЕ=— ч(л1) и о «(Лэ) ч (Л,') Для критического режима работы эжектора аналогично получается (30) позволяет исключить неизвестную по величине силу давления 1 1 1(а 1(Х1) и, ч(л ) В уравнения (27) или (30), полученные из условия неразрывности потока в цилиндрической камере смешения, помимо искомой величины Ле входят приведенные скорости потока Х„ Х, и Хз.
Величина Х1 представляет собой приведенную скорость зжектирующего газа на срезе сопла; для рассматриваемых здесь режимов она известна: Х~ = 1 в случае истечения из нерасширяющегося сопла или Х~ —— Х 1) 1 для сверхзвукового сопла. Величиной Х, ( 1 в расчете надо задаваться, она определяет режим работы эжектора и ограничивает область реальных значений Хз и п максимальными аначениями, соответствующими Хз — — 1; собственно для нахождения этих максимальных значений и проводится расчет начального участка течения.
Приведенная скорость Хг в уравнениях (27) или (30) неизвестна, и для того чтобы исключить ее, надо составить еще одно уравнение, связывающее между собой параметры потоков во входном сечении камеры и сечении запирания. Взаимодействие потока со стенками цилиндрической камеры смешения (без учета трения) не дает сил, направленных вдоль оси течения. Поэтому изменение количества движения газа происходит только под действием разности сил давления на границах выделенного участка потока. Уравнение количества движения, записанное для обоих потоков между входным сечением цилиндрической смеснтельной камеры и сечением запирания 6, (ю, — и,) + 6, (и, — и,) = р,Р, + р,Р, — р,Р, — р,Р„(32) Гл. гх. газовын эжнктогы 522 на границе эжектирующего и зжектируемого потоков, которая вошла бы в уравнения импульсов для каждого потока в отдельности.
Группируя члены, относящиеся к одному сечению, и применяя соотношение (115) гл. т С + рр = "+ ' а,„, (Л), приводим уравнение количества движения к виду С,а„р, [х(Л,) — з(Л,)] = С,а„р, [з(Л,) — з (Л,)], или п)~О = (33) (Л,) — в (Л,') ' Для критического режима работы эжектора, когда1 =1~ уравнение (33) принимает вид п~ О= '( ') (34) г(Л ) — 2 Вместе с уравнением (30) уравнение (33) позволяет для заданного значения Л, и пУО определить Л, и Л,; для критического режима из уравнений (31) и (34) можно определить максималь: ные значения Л, иЛх.
Решение в обоих случаях проводится методом последовательных приближений или графически. На режиме эапирания, когда расширяющаяся сверхзвуковая струя заполняет все сечение смесительной камеры, д(Л2) = О, ловкому из уравнения (28) следует а+1~( ')' (35) или, для звукового эжектора, о(Л,') = +,. По найденному отсюда значению Л, можно определить отношение давления Пз, при котором запирается эжектор с данным геометрическим параметром а. Непосредртвенное применение уравнения (34) для расчета эжектора на режиме запирания (и = О, Лт = О, г(Лз) = ) затруднительно, так как оно обращается в неопределенность. Преобразуем уравнение (34), подставив в него 1 1 з (Л,) = Л, + —. 1 2 $4.
КРИТИЧЕСКИЕ РЕ)КИМЬГ РАБОТЫ ЭЖЕКТОРА 523 Предельным переходом Ле†Πприводим уравнение к виду г П,=( — 1 П ~+11в=г 1 1 2 / ад(Л ) з (Л') з(Л )' (36) или, для звукового эжектора (Л~ = 1), 1 ( 2 ) а з(Л) — 2 Подставив в последнее уравнение значение Л„ найденное иэ (35), определяем предельное значение отношения полных давлений газов, сверх которого эжектор становится неработоспособным. Ф=р,' На рис. 9.14 приведены предель- Рл ные значения По, вычисленные по формулам (35) и (36). 24 п=О Рассмотрение критических режимов работы эжектора, помимо теоретического интереса, имеет важное практическое значение. Расчеты показывают, что критические режимы работы являются не только предельными, но и в большинстве случаев наивыгоднейшими режимами эжектора.
Работая на критическом режиме, У 42 44 ЧЮ 48 7У зв" а зжектоР ЕРи Данном значении ко- Рис. КД зависимость отношеэффициента эжекции обеспечи- нин полных давлений газов, при вает наиболыпее полное давление котором происходит запирвние смеси газов, а прн заданном пол вжектоРв, от отношении пляЧв- дей Р,/Р;, Л~ = г ном давлении имеет наибольший коэффициент эжекции. Это связано с тем, что при критическом режиме разность скоростей газов на входе в камеру смешения ю1 — юз становится минимально возможной; наименьшей величины достигают и потери при смешении (см.
(2)). Одновременно эжектор, рассчитанный для работы на критическом режиме, будет при заданном значении п иметь наименьшие относительные размеры смесительной камеры, т. е. наиболыкее значение а. На рис. 9.15 приведен график для определения параметров звукового эжектора на критическом режиме. График этот рассчитан по уравнениям (12), (13) и (14) путем подстановки в них для заданных значений иУО и Пз, величины Л1 = 1 и предельного (критического) значения Лз согласно (31) и (34).
При определении рз в уравнение (13) подставлялось дозвуковое зна- Гл. гх. глзовыв эжектогы 524 чение Лэ, найденное из уравнения (12). По рис. 9.15 можно графически определить наивыгоднейшие параметры звукового зжектора и решать другие задачи расчета эжекторов. График рис. 9.15 применим только для 0,6 ( 0 ( 1,7; при большем различии в температурах газов пользование графиком Э Ф приводит к заметной погрешности в величине рв/рв.
Что касается величин а, иг'О, По, то соотношения между ними на критическом режиме можно определять по рис. 915 при любом значении 0 '). Семейство линий а = сопз$ показывает, что при постоянном отношении начальных полных давлений Пс и Лэ ( 1 сте- $ г $ пень повышения давления рэ(рв тем больше, чем больше величина а. Другими словами, для увеличения напорпости эжектора Ркг Рг я4 угт ' гт у 4 х гт ж Уз 74 Ф' -4.=ф Рг Рис. 9Л5.
Графин для определеяия параметров ввукового эжекторв на кри- тическом режиме; Л~ = 4, Лв = 4, я = 4,4 следует выполнять эжектор с возмох<но меньшей относителькой площадью камеры. Верхняя кривая на рис. 915 соответствует режиму запирания (п= О). Эта предельная кривая показывает, какие максимальные значения степени повышения давления рэ/рв можно получить в зжекторе с заданным геометрическим параметром сс пли заданным отношением полных давлений газов По. Отметим, что этот предельный режим для каждого заданного отношения давлений По соответствует своему зпачению а, т. е.
режим запирания в камере заданных относительных размеров наступает при вполне определеняом отношении полных давлений газов. ') При этом, однако, следует учитывать огрвиичевия, наклвдыввемыв условием эапирвния в выходном сечении камеры, см. ниже 1 6 и рис. 9Л9.
т ь. хлглктвгистики эжвктогл График на рис. 915 покаэывает также, что в звуковом эжекторе существует предельная степень повышения полного даелел / $ ния Рг(ре ж 3,55, которая достигается при отношении начальных полных давлений Пь ж 12 и не возрастает более даже при беспредельном увеличении полного давления эжектирующего гага. Фиэический смысл этого состоит в следующем. При повышении начального отношения полных давлений газов Пг увеличивается степень сжатия низконапорного гаэа, однако одновременно увеличивается и площадь максимального сечения эжектирующей струи в сечении эапирания.
Вследствие этого даже при весьма малом расходе эжектируемого газа (и — О) необходимо увеличивать относительную площадь камеры смешения. Перерасширение газа повышает потери в струе и потери при смешении и, начиная со значений Пь = 10 — 11, сводит на нет увеличение степени сжатия, получающееся вследствие возрастания энергии эжектирующего газа. Следует иметь в виду, что при определении параметров эжектора на режимах, блиэких к эапиранию, и при очень малых значениях коэффициента эжекции (и = 0,01 — 0,05) возможны погрешности, связанные с условностью допущения об отсутствии смешения потоков в начальном участке камеры (до сечения запирання).
11езначительное количество эжектируемого газа, подмешиваемое к струе на этом участке, при малых значениях и становится соизмеримым с расходом эжектируемого газа череэ кольцевую площадь гг в сечении запирания. В частности, при Р, = О, когда из расчета следует, что и = О, в начальном участке эжектирующей струи будет подсасываться некоторое, хотя и весьма малое, количество газа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
