14 Истечение газов и паров

14.1 Воздух из резервуара с постоянным давлением р₁=10 МПа и температурой t₁=15ºC вытекает в атмосферу через трубку с внутренним диаметром 10 мм.

Найти скорость истечения воздуха и его секундный расход. Наружное давление принять равным 0,1 МПа. Процесс расширения воздуха считать адиабатным.

Ответ: ω_кр=310 м/с, М_max=1,87 кг/с.

14.2 В резервуаре, заполненном кислородом, поддерживают давление р₁=5 МПа. Газ вытекает через суживающее сопло в среду с давлением 4 МПа. Начальная температура кислорода 100ºС.

Определить теоретическую скорость истечения и расход, если площадь выходного сечения сопла f=20 мм². Найти также теоретическую скорость истечения кислорода и его расход, если истечение будет происходить в атмосферу. В обоих случаях считать истечение адиабатным. Барометрическое давление принять равным 0,1 МПа.

Ответ: ω=205 м/с, М=0,175 кг/с, ω_кр=336 м/с, М_max=0,22 кг/с.

14.3 Воздух при постоянном давлении р₁=6 МПа и t=27ºC вытекает в среду с давлением р₂=4 МПа.
Определить теоретическую скорость и конечную температуру при адиабатном истечении.
Ответ: ω=257 м/с, t₂=-6ºC.

14.4 Через сопло форсунки компрессорного двигателя с воспламенением от сжатия подается воздух для распыливания нефти, поступающей в цилиндр двигателя. Давление воздуха р₁=5 МПа, а его температура t₁=27ºC. Давление сжатого воздуха в цилиндре двигателя р₂=3,5 МПа.

Определить теоретическую скорость адиабатного истечения воздуха из сопла форсунки.

Ответ: ω=241 м/с.

14.5 Найти теоретическую скорость адиабатного истечения азота и секундный расход, если р₁=7 МПа, р₂=4,5 МПа, t₁=50ºC, f=10 мм².

Ответ: ω=282 м/с, М=0,148 кг/с.

14.6 Воздух при давлении р₁=0,1 МПа и температуре t₁=15ºC вытекает из резервуара.

Найти значение p₂, при котором теоретическая скорость адиабатного истечения будет равна критической, и величину этой скорости.

Ответ: р_2кр=0,0528 МПа, ω_кр=310 м/c.

14.8 К соплам газовой турбины подводятся продукты сгорания топлива при давлении р₁=1 МПа и температуре t₁=600ºC. Давление за соплами р₂=0,12 МПа. Расход газа, отнесенный к одному соплу, М=1440 кг/ч.

Определить размеры сопла. Истечение считать адиабатным. Угол конусности принять равным 10º. Принять, что продукты сгорания обладают свойствами воздуха.

Ответ: d_min=19,4 мм, d=25,0 мм, l=32,0 мм.

14.9 Определение скорости истечения водяного пара из сопловых устройств

Определить теоретическую скорость истечения водяного пара из суживающегося сопла и из сопла Лаваля. Начальные давление и температура пара: p₁ и t₁ (табл. 8). Давление среды, в которую происходит истечение пара, p₂ (табл. 8).

К решению задачи приложить изображения адиабатных процессов истечения пара из сопловых устройств в диаграмме h-s.

Дать эскизы профилей суживающегося сопла и сопла Лаваля.

Ответить в письменном виде на следующие вопросы:

1 При каких условиях возникает критическая скорость истечения газа (пара)?

2 Дать характеристику скорости истечения газа (пара) из суживающегося сопла при p₂>р_2кр.

3 Дать характеристику скорости истечения газа (пара) из суживающегося сопла при p₂≤р_2кр.

4 Дать характеристику скорости истечения газа (пара) из сопла Лаваля при p₂<р_2кр.

Методичка: Техническая термодинамика.pdf

Методичка: Техническая термодинамика и теплопередача.pdf

ВУЗ: ТОГУ