实验?/p>
渐缩
(
缩放
)
喷管内压力分布和流量测定
一、实验目?/p>
1
.验证并加深对喷管中的气流基本规律的理解,树立临界压力,临界流速,最大流量等
喷管临界参数的概念,把理性认识和感性认识结合起来?/p>
2
.对喷管中气流的实际复杂过程有概略的了解?/p>
3
.通过渐缩喷管气流特性的观测,要明确:在渐缩喷管中压力不可能低于临界压力,流
速不可能高于音速,流量仍不能大于最大流量?/p>
4
.根据实验条件,计算喷管(最大)流量的理论值,并与实侧值进行对比?/p>
二、实验设?/p>
本设备由
2x
型真空泵?/p>
PG
-Ⅲ型喷?/p>
(见?/p>
10-1
?/p>
和计算机
(控制与显示设备?/p>
构成?/p>
由于真空泵的抽吸,空气自吸气?/p>
2
进入进气?/p>
1
,流过孔板流量计
3
,流量的大小可以?/p>
U
型管压差?/p>
4
读出。喷?/p>
5
用有机玻璃制成,有渐缩、缩放两种型式(见图
10-2
?/p>
10-3
?/p>
?/p>
可根据实验要求,
松开夹持法兰上的螺丝?/p>
向右推开进气管的三轮支架
6
?/p>
更换所需的喷管?/p>
喷管各截面上的压力是由插在其中,外径
0.2mm
的测压探针连至可移动真空?/p>
8
测得,探
针的顶封死,中段开有测压小孔,摇动手轮——螺杆机?/p>
9
,即可移动探针,从而改变测?/p>
小孔在喷管中的位置,
实现对喷管不同截面的压力测量?/p>
在喷管的排气管上装有背压真空?/p>
10
,排气管的下方为真空?/p>
12
,起稳定背压的作用,背压的高低用调节阀
11
调节。罐前的
调节阀用作急速调节,
罐后的调节阀作缓慢调节,
为减少震动,
真空罐与真空泵之间用软管
13
连接?/p>
在实验中必须观测四个变量?/p>
?/p>
1
)测压孔所在截面至喷管进口的距?/p>
x
?/p>
?/p>
2
)气流在?/p>
截面上压?/p>
P
?/p>
?/p>
3
)背?/p>
P
b
?/p>
?/p>
4
)流?/p>
m
。这些变量除可分别用位移指针的位置、移动真?/p>
表,背压真空表及
U
形管压差计的读数来显示读出外,还可分别用位移电位器、负压传?/p>
器?/p>
压差传感器把它们转换为电信号?/p>
由计算机显示并绘出实验曲线?/p>
位移电位器将在螺?/p>
之旁,它实际上是一只滑杆变阻器。负压传感器和压差传感器分别装在真空表和
U
形管?/p>
差计附近?/p>
其内部结构为一直流电桥?/p>
压力和压差改变时将改变电桥中两臂的电阻,
从而获
得电桥的不平衡电压输出。为了使这些传感器可靠而稳定地工作,都由直流稳压电源供电?/p>
三、实验原?/p>
1
.喷管中气流的基本规?/p>
气流在喷管中稳定流动后,喷管任何截面上的质量流量
m
均相等,有连续性方程:
M=
2
2
2
1
1
1
C
A
C
A
AC
?/p>
?/p>
?
?
?
=
定值,
[kg/s]
?/p>
10-1
?/p>
式中?/p>
A
—?/p>
截面?/p>
[m
2
]
C
—?/p>
气体流?/p>
[m/ s]
?/p>
—?/p>
气体比容
[m
3
/kg]
下标
1
—?/p>
喷管进口
下标
2
——喷管出?/p>
气体在喷管中作绝热膨胀?/p>
C
1
?/p>
C
2
,工质为理想流体时,喷管的理论流量可按下式计算:
]
)
(
)
[(
1
2
1
1
2
2
1
2
1
1
2
2
2
2
k
k
k
p
p
p
p
p
k
k
A
C
A
m
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?
?/p>
?/p>
?/p>
10-2
?/p>
式中?/p>
k
—?/p>
绝热指数,对于空?/p>
k=1.4
P
1
—?/p>
喷管进口压力(初压)
[N/ m
2
]
P
2
—?/p>
喷管出口压力
[N/ m
2
]
喷管中气体状态参?/p>
P
?/p>
?/p>
和流动参?/p>
C
的变化规律和流通截面积
A
的变化以及喷?