Перейти на главную
Справочник по гидравлике Гидравлические калькуляторы Гидравлическая аппаратура Гидроцилиндры Насосы Компрессоры
Статья оказалась полезной?
Подписаться
Подпишитесь на нашу группу ВКонтакте или канал на Youtube
    Участники группы могут:
  • Скачивать чертежи и гидросхемы
  • Получать справочные материалы
  • Влиять на тематику новых статей
  • Участвовать в голосованиях, конкурсах

Вступая в группу, подписываясь на канал, оставляя комментарии, вы помогаете развивать сайт.

Лучшие статьи
Пневмопривод / Ресиверы и баллоны / Критический режим истечения газа, эффект запирания
2018-05-10

Критический режим истечения газа, эффект запирания

Что такое критический режим истечения газа, когда наступает эффект запирания, в чем его смысл и как его преодолеть?

Критические параметры потока

Параметры потока в сечении где скорость течения газа равна скорости звука называют критическими.

Критическая скорость также как и максимальная скорость однозначно определяется температурой торможения.

Если при течении газа температура торможения неизменна, то и критическая скорость неизменна.

За характерную принимают критическую скорость Vк или скорость звука - a.

  • λ=V/Vк
  • М=V/a
  • 0<=λ

В критическом сечении безразмерные критерии λ и М равны 1. Уравнение неразрывности в критическом сечении принимает вид:

mкк*Vк*Aк

Эффект запирания

Максимальное значение массового расхода достигает по достижению критического режима (в критическом сечении), при λ=1, q=Ак/А=1 (функция q увязывает геометрию канала с параметрами потока, A площадь) и V=a.

Последующее изменение параметров потока при неизменных параметрах торможения (Ro и To) не приводит к увеличению массового расхода. Это явление называется эффектом запирания.

Рассмотрим процесс истечения газа из рессивера при заданных параметрах и известном противодавлении.

Процесс истечения газа

Поскольку процесс истечения газа через баллон является очень быстротечным его считают адиабатическим. Если сопло выполнено гидравлически совершенным то, потери в нем невелики и ими, в первом приближении, можно пренебречь. То есть течение газа идеальное, адиабатическое, изоэнтропийное.

При истечении воздуха из суживающегося сопла можно выделить два характерных режима работы:

  • режим дозвуковых скоростей
  • режим критических скоростей

Режим дозвуковых скоростей

  • Vк
  • Рс1

При дозвуковом режиме массовый расход и скорость можно вычислить по формулам:

Формулы для вычисления массового расхода и скорости истечения

Режим критических скоростей

  • V=Vк
  • Р1к

На этом режиме изменение скорости и массового расхода за счет изменения противодавления Р1 уже невозможно, этот факт неизменности скорости и массового расхода называют режимом запирания сопла.

Эффект запирания сопла вызван тем, что волны изменения противодавления Р1 от источника возмущения распространяются со скоростью звука, до тех пор, пока скорость истечения V была меньше скорости звука эти волны давления проникали в струю и формировали истечение в соответствии с противодавлением Р1.

По достижении скорости истечения V равной скорости звука Vк, волны давления уже в струю не проникают, они уносятся струей, имеющей ту же скорость, поэтому изменить параметры истечения в соответствии с повышением противодавления не могут, наступает режим запирания.

При этом параметры в струе остаются критическими, а давление в струе Рк будет выше, чем противодавление Р1.

Сопло Лаваля

Для того, чтобы обеспечить течение газа со сверхзвуковой скоростью применяют сопло Лаваля. Массовый расход сквозь сопло будет критическим, а скорость истечения газа будет выше скорости звука.

Сопло Лаваля и характеристики потока

Вдоль сопла происходит плавное снижение давления плоть до противодавления Р1, и плавный разгон потока от 0 до Vк (скорости звука) в сходящейся части до сверхзвука в расходящейся части сопла.