Лаваль соплосы, диффузор

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 14 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ ҒЫЛЫМ ЖӘНЕ БІЛІМ МИНИСТРЛІГІ
СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы МЕМЛЕКЕТТІК
УНИВЕРСИТЕТІ КЕАҚ

Кафедра: Техникалық физика және жылуэнергетикасы
(кафедрасының атауы)

Мамандық: 5В072300 - Техникалық физика
(Шифр,мамандық атауы)

Жылудинамика
(пән атауы)

СӨЖ № 2
Тақырыбы: Лаваль соплосы, диффузор

Орындаған: Тексерген: ТФ-001 тобының студенті Жетекші: Шалаганова А.Н Кенжебаева Аяулым (Жетекшінің Т.А.Ә)
(студенттің аты, тегі)

Семей 2021

Мазмұны
Кіріспе3
II. Негізгі бөлім
2. Лаваль соплосы4
2.1 Газдардың ағысы.6
2.2 Газдардың адиабаттық ағысы ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...10
2.3 Газдардың сопло және диффузор арқылы ағыны ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ..13
III. Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .15
IV. Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16

Кіріспе

Лаваль тұмсығы - газ жылдамдығын дыбыс жылдамдығынан асыруға қолданылатын және өзі кішірейетін және ұлғаятын қысқа құбырлардан тұратын құрама арна.
Айналмалы қималы қысқа арналардан (саптамалар, тұмсық( газ бен будың ағыны өтуін қарастырамыз. Бундай саптамалар тасқынның (ағынның) энергияға реактивті қозғалтқыш (реактивті қозғалтқыштардың турбина тұмсығы, өндірістік орынды аппараттар) немесе кинетикалық энергияны потенциалды энергияға (турбокомпрессордың саптамалары, ішінде газ сығылатын арнайы құралдар т.б.) айналуға қолданылады.
Саптамалар ағынының шығар аузы кішірейтін конфузор d , ұлғаятын (диффузор) және біріккен конфузорлы диффузор қаптамалары dF=0 болып бөлінеді. Бұл насадкалар қысқа ал ондағы ағын жылдамдығы үлкен сол себепті ағынның арнаның қабырғасымен жанасуы өте аз уақытта жүретіндігіненайналадағы ортамен болатын жылуалмасу жоққа тән, сондықтан бұл процесс адиабатты болып саналады.Кеңінен бу турбиналарының кейбір түрлері қолданылады және қазіргі замаяны зымыран және дыбыстан реактивті авиациялық қозғалтқыштар маңызды бөлігі болып табылады. Саптама ортасында тарылтылған арна. қарапайым жағдайда, мұндай саптама тар ұштарын ұштасады қысқартылған конустардың жұп тұруы мүмкін. Қазіргі зымыран қозғалтқыштарының тиімді саңылаулары газды динамикалық есептеулер негізінде анықталады. Шүмектің 1890 жылы швед ойлапушысы Густаф де Лаваль бу турбиналары үшін ұсынылған.Годдарт-тың лавальды саптамасын зымырандарға пайдаланудағы басымдықтары АҚШ патентіндегі өнертабыс сипаттамасында көрсетілген. 7 шілде, 1914 жылғы патенттік 1,102,653, екі басқышты қатты отынды қозғалтқыш зымыран, (басқа көздерден сәйкес, зымыран алғаш рет Лаваль саптама 1896-97 Вильгельм Унге қолданылады қазан 1913 мәлімделген, компания Марс бар Лаваль кейіннен ынтымақтастықта болды).
Ресейде, бірінші 1915 жылы Бас М. М. Памерцей пайдаланған зымыран қозғалтқышы Лаваль шаша қараша 1915 жылы, ол әуе зымыраны қарсы күрес аэродинамикалық институтының қолданылады. Памерцей ракетасы сығылған ауамен қозғалады, ол оның диапазонын айтарлықтай шектейді, бірақ оны тыныштандырды. Зымыран қару-жарақ позицияларына арналған транштардан атуға арналған. Қару-жарақ басы ракета-мен жабдықталған. кем дегенде екі қызықты дизайнерлік шешімдер зымыран Памерцей болды: қозғалтқыш Лаваль соплосы болды, және тұрғын үй айналма тұрақтандырғыш арқылы қосылған болатын.

2. Лаваль соплосы

Лаваль соплосы - бұл арнайы профильдің газ арнасы, ол арқылы өтетін газ ағынын жылдамдықты жылдамдатады. Бұл бу турбиналарының кейбір түрлерінде кеңінен қолданылып келеді және заманауи зымырандық қозғалтқыштар мен реактивті авиациялық қозғалтқыштардың маңызды бөлігі болып табылады.
Сопло ортасында тарылтылған арна. Ең қарапайым жағдайда, мұндай сопло тар ұшымен түйісетін жұптасқан конустардан тұруы мүмкін. Қазіргі зымыран қозғалтқыштарының тиімді саңылаулары газды динамикалық есептеулер негізінде анықталады.
Шүмекті (соплоны) 1890 жылы швед ойлапушысы Густаф де Лаваль бу турбиналары үшін ұсынылған.
.

1-сурет. Лаваль соплосы
Β - соплоның кеңейетін бөлігіндегі конустық бұрыш

Ресейде ракета қозғалтқышында Лаваль шүмегі алдымен 1915 жылы генерал М. М. Поморцев пайдаланды. 1915 жылдың қарашасында ол аэродинамикалық институтқа тірі пневматикалық зымыран жобасымен өтініш берді. М. М. Поморцев ракетасы сығылған ауамен қозғалады, ол оның диапазонын айтарлықтай шектейді, бірақ оны тыныштандырды. Зымыран қару-жарақ позицияларында траншеялардан атуға арналған.
XIX ғасырдың соңында эксперименттік жолмен Лаваль соплосындағы газдың жылдамдығын жылдамдату құбылысы анықталды. Кейінірек бұл құбылыс газ динамикасы шеңберінде теориялық түсініктеме тапты.
Лаваль шүмегіндегі газ ағынын талдау кезінде келесі жол берулер қабылданады:
- газ идеалды болып саналады.
- газ ағыны изэнтропиялық (яғни тұрақты энтропия, үйкеліс күштері және диссипативті шығындар есепке алынбайды) және адиабатикалық (яғни, жылу берілмейді және таратылмайды).
- газ ағыны стационарлық және бір өлшемді болып табылады, яғни шашатын кез келген тіркелген нүктесінде, барлық ағым параметрлері уақыт бойынша тұрақты және тек қана шашатын осі бойымен ауысады және таңдалған көлденең қиманың барлық нүктелерінде ағым параметрлері бірдей және газдың жылдамдық векторы шашатын симметрия осіне параллель болып табылады.
- газдың жаппай ағыны ағымның барлық көлденең қималарында бірдей.
- барлық сыртқы күштер мен өрістердің (соның ішінде гравитациялық) әсері өте аз.
- саңылаудың симметриясының осі - кеңістіктік координат x.
Жергілікті жылдамдықтың ʋ дыбыс жылдамдығының жергілікті жылдамдығына C ара қатынасы Мах саны ретінде анықталады, ол сондай-ақ жергілікті деп түсініледі, яғни х координатасына байланысты:

М = ʋ C

Идеал газ күйінің теңдеуінен ( яғни, pV = MRT теңдеуі) былай шығады:

C2 = dp d

мұндағы: C - дыбыс жылдамдығы (мс); p - газдың қысымы (Па); ρ - газдың тығыздығы (кгм3).
Газдың массалық шығыны:

ρ ʋ А = const

мұндағы: A - соплоның жергілікті қимасының ауданы (м2); ʋ - жергілікті жылдамдық (мс); p - газдың қысымы (Па).
Осыдан шығатын қорытынды:
- дыбысқа дейінгі газ қозғалысының жылдамдығы (M 1) туынды dA dx 0 - сопло тарылады.
- дыбыстан кейінгі газ қозғалысының жылдамдығы (M 1) туынды dA dx 0 - сопло кеңейеді.
- газ дыбыс жылдамдығымен бірдей қозғалғанда (M = 1) туынды dA dx = 0 - көлденең қиманың ауданы экстремумға жетеді, яғни саңылаудың ең тар бөлімі кризистік деп аталады.
Сонымен, тарылатын, кризистік бөлімге дейінгі сопло газ жылдамдығы дыбысқа дейінгі жылдамдықпен қозғалады. Ең тар жерінде, кризистік сопло тарылу кезінде жергілікті газ жылдамдығы дыбыс жылдамдығына дейін жетеді. Кеңейетін жерінде, кризистік бөлімнен кейінгі бөлімде, газ ағыны дыбыстық жылдамдықтан жоғары жылдамдықпен қозғалады.
2.1 Газдардың ағысы

Тыныштықтағы газдың (немесе будың) энергиясын оның көлемінің ұлғаюы кезіндегі жұмысқа ауыстыруға болады. Каналда қозғалған газдың жылуы ағынның екпіндеуіне жəне кейіннен жылулық қозғалтқыштарда механикалық жұмысқа айналып, пайдаланушыға берілетін сыртқы кинетикалық энергияның өсуіне жұмсалады. Бұдан жылулық қозғалтқыштардың жəне басқа да жылутехникалық қондырғылардың теориясын түсіну үшін, газдар мен булардың ағысымен байланысты термомеханикалық эффектілермен танысу қажеттілігі туады. Біз негізінен жыдамдықтың мəні мен бағыты уақыт бойынша тұрақты болатын стационарлық ағысты қарастырамыз. Солай бола тұра, ағыс жылдамдығы қима бойынша өзгереді: канал қабырғаларында ол нольге тең, ағыс өсінде максималь мəнге ие болады. Термомеханикалық зерттеулерде, келесі түрде енгізуге болатын, орташа ағыс жылдамдығын ʋ[мс] қарастыру келісілген:

v=mVS, (1.1)

мұндағы m - қозғалмалы ортаның массалық шығыны , кгс; V - газдың меншікті көлемі, м3кг; S - каналдың көлденең қимасының ауданы, м2. Ағыстың негізгі теңдеулері. Оқшауланған жүйенің элементар көлемі үшін термодинамиканың бірінші бастамасы, кинетикалық энергияны ескермеген кезде, мына түрге келеді:

dq=du+da (1.2)

Термодинамиканың сол бастамасын газ ағынының көлем элементі үшін, кинетикалық энергияның өзгерісін ескере отырып, бірақ ішкі жұмыс көздерінсіз, мына түрде де жазуға болады:

dq=du+da'+dv22 (1.3)
Тəжірибе негізінде алынған бұл теңдеулерде: dq-жүйеге берілген жылу мөлшері; du-ішкі энрегия өзгерісі, da-жүйе жұмысы (немесе жүйемен жасалған жұмыс ); da' - сыртқы күштерге қарсы жұмыс (каналдағы газдың орын ауыстыру жұмысы); dv22 - сыртқы кинетикалық энергия өзгерісі (кейде оны мүмкіншілігі бар жұмыс деп атайды). Егер газ ағыны пайдалы жұмыс атқарса, оны daT - техникалық жұмыс деп атаймыз, онда (6.3) былай жазылады

dq=du+da'+dv22+daT (1.4)

(1.4) теңдеуі қайтымды жəне қайтымсыз процестер үшін де орындалады. Енді (1.4) теңдеуінің оң бөлігіне кіретін мүшелерді қарастырайық. Қозғалмайтын қимасы айнымалы каналдың бойымен жылдамдығы канал ұзындығы бойынша айнымалы, бірақ қима бойынша тұрақты газ қозғалсын. (1 - сурет). Газдың термодинамикалық p,V,T параметрлері канал ұзындығы бойынша өзгереді, бірақ ағынның əр нүктесінде уақыт бойынша тұрақты. Массасы dm газдың элементар көлемі I қимадан II қимаға орын ауыстырғанда істелінетін жұмысты есептейік (6.1а - сурет). Қоршаған ортаның əсерін солдан оңға қарай кемитін күш өрісі pS=f(x) ретінде көрсетуге болады (1б - сур). Бұдан ағын жылдамдығы x өскен сайын арта түседі деуге болады. Орныққан қозғалыс кезінде газдың m массалық шығыны кез келген қима арқылы кез келген уақыт мезетінде тұрақты болып қалады, яғни келесі тұтастық теңдеуі орындалады

S1v1V1=S2v2V2=...=SvV=m=const (1.5)

Элементар көлемнің сол жақ табанына (қима I) түсірілген күш орын ауыстыру жұмысын, ал оң жақ бетіне түсірілген күш (қима II) тежеу жұмысын атқаратыны айқын. Қарастырылып отырған көлемге қарағанда бірінші жұмыс теріс, екіншісі оң таңбалы болады. Жұмыстардың алгебралық қосындысы газ көлемінің қорытынды орын ауыстыруына жұмсалады, мағынасы бойынша оны итеріп жылжыту жұмысы деп атауға болады [15 нег.] 1 - суреттен:

dm∙a'=SB1B2B'2B'1-SA1A2A'2A'1=SA2B2 B'2A'2-SA1B1B'1A'1=dmp2V2-p1V1 (1.6)

Бұдан a'=p2V2-p1V1 (1.7)

Немесе da'=dpV (1.8)

(6.8) теңдеуді ескерсек, (6.3) теңдеу мына түрге келеді

dq=du+dpV+dv22=di+dv22 (1.9)

мұндағы i - ішкі энергия мен қысымның потенциалдық энергиясын біріктіретін энтальпия.

2 - сурет. Газдың орныққан қозғалысы.
а) қимасы айнымалы түтік, б) pS=f(x) тəуелділігі

Алынған нəтиже газдың стационарлық ағыны үшін термодинамиканың бірінші бастамасын өрнектейді. (1.9) - ға қарағанда, қозғалыстағы ортаға келтірілген жылу (1.2) - ден өзгеше, энтальпияның өсуі мен техникалық мақсатта қолдануға болатын сыртқы кинетикалық энергияның (ағын жылдамдығының) қосымшасына жұмсалады. Жабық (қозғалмайтын) жүйеде ішкі энрегия қандай қызмет атқарса, ашық (қозғалмалы) жүйеде энтальпия сондай қызмет атқарады. Осылайша, (1.2) жəне (1.3)-ті салыстыра отырып, қайтымды процестер үшін:

da=da'+dv22 (1.10)

теңдеуін аламыз, яғни ұлғаю жұмысы газды түтік бойымен итеруге da' жəне
ағын жылдамдығының dv22 артуына жұмсалады. Ағынды үдетуге жұмсалған жұмысты da0 арқылы белгілейміз, сонда (1.10) - нан

dv22=da0=da- da' (1.11)
Немесе a0=a- a'

Практикалық мақсаттарда қолданылатын кинетикалық энергияның түрленуін, жоғарыда айтылғандай, мүмкіншілігі бар жұмыс деп атайды. Мысалы, газ жəне бу турбиналарында канал арқылы жылдамдығы үлкен ағын жібереді: нəтижесінде ағын жылдамдығы кемиді, ал түгел мүмкіншілігі бар жұмыс механикалық жұмыс атқаруға жұмсалады (дөңгелектің айналуы). Мүмкіншілігі бар жұмысты есептеу үшін (1.11) - ге da=dpV және da'=dpV мəнін қоямыз:

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.