Скорость истечения газа из суживающегося сопла и режимы его работы

Как известно из термодинамики, скорость истечения газа из сопла без учета потерь

,

где Т₀^*– полная температура потока газа перед соплом.

Таким образом, скорость истечения газа из сопла зависит от его полной температуры перед соплом Т₀^*, действительной степени понижения давления газа в сопле_cи физических свойств газа (kиR)_.

Зависимость скорости истечения c_сот_cпоказана на рис.8.8.

При _с = 1 течение отсутствует, т.е. скорость истечения равна нулю. При увеличении_с скорость истечения возрастает, и , если величина_сстремится к бесконечности, скорость истечения стремится к предельной величине

.

Рис. 8.8.Зависимость скорости

истечения газа из сопла отπ_с

Подчеркнём, что в суживающемся сопле поток можно разогнать только до скорости, равной скорости звука. Поэтому максимальная скорость истечения газа из суживающегося сопла ограничена значением критической скорости

,

при этом число Маха на срезе сопла равно единице.

Режим работы суживающегося соплаполностью определяется соотношением между располагаемой и критической степенями понижения давления (_с.расп и_кр). При этом возможны два режима работы:

1)режим полного расширения, когда _с.расп _кр. В этом случае газ в сопле расширяется полностью, давление газа в выходном сечении сопла равно давлению окружающей среды, т.е.p_с=p_H, а действительная степень понижения давления в сопле.

2) режим недорасширения,когда_с.расп >_кр. В этом случае газ в сопле расширяется не полностью, давление газа в выходном сечении сопла больше давления окружающей среды (p_с>p_H), а действительная степень понижения давления в сопле. Окончательное его расширение газа (т.е. уменьшение давления до величиныp_H) происходит за пределами сопла.