Струйные аппараты - Соколов Е.Я.
ISBN 5-283-00079-6
Скачать (прямая ссылка):
В струйных инжекторах отношение рн/рс находится обычно в пределах 0,8—tI ,0, а оптимальное значение qca, как правило, меньше 0,8, так как оптимальное значение Ясз обычно ниже 0,6.
Поскольку в этих аппаратах qc3 < pjpc, то, как видно из уравнения (2.236), 2-й предельный режим в этих аппаратах не может иметь места и его не следует учитывать в расчете. В ряде случаев в струйных инжекторах степень расширения рабочего потока меньше критического отношения давлений (рР/рн < 1/П*). В этих условиях скорость рабочего потока в выходном сечении сопла меньше критической (дарі <ар*) и применяемые сопла имеют коническую форму.
Расход рабочего потока Gp при рР/рн < 1/П* зависит не только от давления перед соплом рр, но и от давления в приемной камере рн, т. е. Gp = f (рР, рн), поэтому расчетные формулы для определения геометрических размеров сопла, а также уравнения характеристик газоструйных инжекторов с докритической степенью расширения рабочего потока несколько отличаются от приведенных в гл. 2 формул для струйных компрессоров со сверхкритической степенью расширения рабочего потока.
Для расчета достижимых параметров газоструйных инжекторов принципиально применимы все расчетные уравнения, приведенные в гл. 2.
147
?
>
148
Рис. 4.1. Достижимые коэффициенты инжекции и значения основного геомет. рического параметра струйных аппаратов с цилиндрической камерой смешения-.
ftp= ft„ = 1,4; Рр/Ри — степень расширения рабочего потока; PtJPn — степень сжатия инжектируемого потока; и л/в — приведенный коэффициент инжекции; fs//p* — основной
геометрический параметр
На рис. 4.1 приведены рассчитанные на ЭВМ по уравнениям гл. 2 графические зависимости для определения достижимого коэффициента инжекции и -у/S и основного геометрического параметра /У/р* газоструйных инжекторов.
Для ручного расчета струйных инжекторов уравнения, приведенные в гл. 2, недостаточно удобны, так как в них в качестве основной расчетной величины принята степень сжатия рс/ри. В области малых значений рс/рн, в которой работают струйные инжекторы (рс/рн <1,2), небольшая неточность в величине степени сжатия приводит к существенной ошибке в определении достижимого коэффициента инжекции. Так, при рс/рн = 1,05 неточность в степени сжатия в 1 %, т. е. замена рс/ри = 1,05 значением рс/рн = 1.04, приводит к ошибке в коэффициенте инжекции аппарата и примерно на 20 %*
Это объясняется тем, что в области малых степеней сжатия инжектируемый и смешанный потоки практически проявляют себя как неупругие среды, так как удельный объем газа мало меняется. В этих условиях полезная работа, произведенная струйным аппаратом, практически представляет собой произведение перепада давлений инжектируемой среды на ее объемный расход:
L= —(Рс— ри) = — Apc.
Ри Ри
Поэтому при ручном расчете струйных инжекторов удобнее принять в качестве расчетного показателя не степень сжатия рс/ри. как для струйных компрессоров, а перепад давлений инжектируемой среды Apc = рс—ри или относительный перепад давлений инжектируемой среды
Арс/рн = (Рс — рн)/ рк = Pd рн — 1.
При составлении основных расчетных уравнений для газоструйных инжекторов можно условно считать инжектируемый и смешанный потоки неупругими, поскольку их степень сжатия мала. Упругие свойства рабочего потока, как правило, должны учитываться, поскольку степень расширения его рр/рн обычно значительна.
В тех случаях, когда в струйных инжекторах степень расширения рабочего потока тоже мала (рр/ри <1,25), можно пренебречь свойствами упругости всех взаимодействующих потоков и проводить расчет газоструйных инжекторов по формулам для струйных насосов (гл. 5).
149
4.2. Исходные зависимости для неупругих сред
Для упругих сред зависимость удельного объема от давления, при изоэнтропном процессе описывается уравнением
№= const IpxIk. (4.1)
У неупругих сред в процессе изоэнтропного изменения давления удельный объем остается постоянным:
u = const. (4.2)
Из зависимостей (4.1) и (4.2) следует, что условию неупругости
(несжимаемости) соответствует показатель адиабаты k = со. При k = основные газодинамические параметры принимают следующий .зид:
критическая скорость, м/с,
а*= р^о =^/^0’ (4-3)
где ро и и0— давление, Н/м2, и удельный объем, м3/кг, среды в затор-
моженном состоянии.
По смыслу выражения (4.3) критическая скорость неупругой среды фавна скорости истечения этой среды в абсолютный вакуум, когда давление в выходном сечении сопла р = 0; приведенная изоэнтропная скорость
I Я=-^=^ї=П=Л/і---------------P-=л/
а* V Po V Po V Po
(4.4)
относительное давление
П = -g- = (1 — — ~ - №)k/k~l ~ I —= 1---~ • (4-5)
Po V ^ Ч" I S Po
При приведенной скорости Я= 1, П = 0; относительная плотность
є = - (I------= I. (4.6)
Po V A+l ) '
Значение е = 1 следует также непосредственно из физического определения неупругой среды; приведенная массовая скорость
q= JEB- = IL = я. (4.7)
а*Po 8*
произведение
і Ш«=*ЫЬТ“'=2- (4-8>
150
Путем введения в расчетные уравнения струйных компрессоров (гл. 2) условия несжимаемости инжектируемого и смешанного потоков ka = kc = <лз выводятся уравнения для расчета газоструйных инжекторов.
