Решение

Вычислим отношение давлений до и после сопла:

.

Критическое отношение давлений для воздуха как для двухатомного газа (табл. 9.1). Поскольку , то для срабатывания полного перепада давлений необходимо выбрать комбинированное сопло Лаваля (рис. 9.1), при этом давление на выходе p₂ будет равно давлению среды p₀ , в которую вытекают продукты сгорания, а давление в горловине .

Начальный удельный объем рабочего тела определяем из уравнения состояния идеального газа (газовая постоянная для воздуха R = 287 Дж/(кг·К)):

.

Удельные объемы рабочего тела в горловине сопла и на выходе определим из уравнения адиабатного процесса (показатель адиабаты для воздуха k = 1,4):

;

.

Скорость газов в минимальном сечении находится в соответствии с (9.5):

,

а скорость газов на выходе из сопла – в соответствии с (9.3):

Площади минимального и выходного сечений сопла можно найти из выражения (9.10):

,

,

откуда диаметры минимального и выходного сечений определятся как:

,

.

 

9.2. Воздух из резервуара с постоянным давлением р₁ = 100 бар и температурой t₁ = 15 ^оС вытекает в атмосферу через трубку диаметром d = 10 мм. Наружное атмосферное давление 1 бар. Определить скорость истечения воздуха и секундный расход.

Ответ: .

 

9.3. Воздух с начальным давлением р₁ = 15 бар и температурой t₁ = 100 ^оСистекает через суживающееся сопло d = 12 мм в среду с давлением р₀ = 2 бар. Определить действительные скорость истечения и секундный расход воздуха через сопло, если скоростной коэффициент сопла φ = 0,8.