喷管特性实验 (2)
喷管特性实验之实验报告
喷管特性实验之实验报告一、实验题目：喷管特性实验 二、实验目的1． 验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，建立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念2．比较熟练地掌握用热工仪表测量压力（负压）、压差及流量的方法3．明确渐缩喷管出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量4．明确缩放喷管中的压力可以低于临界压力，流速可高于当地音速，而流量不可能大于最大流量5．对喷管中气流的实际复杂过程有所了解，能定性解释激波产生的原因三、实验原理1．喷管理想流量的确定临界压力Pc 。
临界压力与喷管入口压力P1之比称之为临界压力比：1/P c P =ν。
经推导得到： 112-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=K KK ν （5）对于空气，ν=0.52811121212min max V PK K K K A m ⋅-⎪⎭⎫ ⎝⎛++=& （6）式中： A min —最小截面积（对于渐缩喷管即为出口处的流通截面积；对于缩放喷管即为喉部的截面积。
本实验台的两种喷管最小截面积均为11.44mm 2）。
由于喷管前装有孔板流量计，气流有压力损失。
本实验装置的压力损失为U 型管压差计读数（∆P ）的97%。
因此，喷管入口压力为：10.97a p p p =-∆2．喷管实际流量的确定喷管中的空气流量是通过喷管前的孔板流量计来确定的，计算公式为：νβε⋅⋅⋅∆-⨯=P m410373.1& （Kg/s ） （10）式中：ε—流束膨胀系数；aP P∆-⨯-=210873.21εβ—气态修正系数；β= ν—几何修正系数（约等于1.0） T a —室温（℃） ∆P —U 型管压差计读数（mmH2O ） Pa —大气压力（mbar ）四、实验数据处理一、渐缩喷管 大气压_ 760__ mmHg 表1.压力分布表2.流量曲线二、缩放喷管表3.压力分布表4.流量曲线表5. 根据条件计算的喷管最大流量由计算结果可知，实际最大流量总是比相应的理想最大流量要小，这是空气有粘性的表现。
喷管中气体流动基本特性实验报告
喷管中气体流动基本特性实验报告一、实验目的1. 验证并进一步对喷管中气流基本规律的理解。
牢固树立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念。
2. 掌握喷管实验装置的实验原理、实验方法和操作步骤，比较熟练地用热工仪表测量压力（负压）、压差及流量。
3. 测量并绘制喷管内的压力分布曲线及流量曲线，做出定性的解释。
二、实验原理喷管是一些热工设备的重要部件，这些设备的工作过程和喷管中气体的流动过程有密切的关系。
实验观察气流完全膨胀时沿喷管各界面的压力变化，测定流量曲线和临界压力比，可以帮助了解喷管中气体流动现象的基本特性，并且通过观察渐缩渐扩喷管中膨胀不足和膨胀过度的现象，还可进一步了解工作条件对喷管中流动过程的影响。
气体在喷管的流动过程中，气体的状态参数P 、V ，流速C 和喷管截面积f 之间的基本关系可用下面三个方程表示：cdc f df v dvf df c dc vdp cdc M )1(02-==-+-= （4-1）式中：M 为马赫数，是表示气体流动特性的一个重要特性值。
M<1时，表明气体流速小于当地音速，M>1时，气体流速大于当地音速，气体作超音速流动。
方程指出：气体流经喷管时，压力降低，流速增大，喷管的截面积亦随之变化，而喷管的截面变化情况则取决于Ｍ值．1) 当气流流速小于音速（即Ｍ<1）时，欲使流速增大，喷管截面应该是收缩的； 2) 当气流流速大于音速（即Ｍ>1）时，喷管截面应该是扩放的；3）当流速等于音速时，喷管截面最小，此处正是气流流速由亚音速过渡到超音速，喷管由收缩形过渡到扩放形的转折点。
这点的参数称为喷管的临界参数，用脚码C 表示，如临界压力P C 、临界流速C C 等等。
1．渐缩喷管气体流经喷管的膨胀程度可以用喷管的背压P 2与进口压力P 1之比β表示。
PP12=β称为压力比。
而气体在渐缩喷管中膨胀所能达到的最低压力，是使喷管出口的气流速度达到当地音速的压力，即临界压力P C 。
喷管中气体流动特性实验
喷管中气体流动特性实验1. 实验目的喷管是热工设备常用的重要部件，这些设备工作性能与喷管中气体流动过程有着密切系。
本实验以大气为气源，以喷管后的真空泵为动力，用真空罐稳定反压，通过调节阀随意调节反压，使气流以不同的速度流经喷管。
可达到以下目的： ⑴ 观察气流流经喷管时沿各截面压力的变化；⑵ 在各种不同工况下观察压力的变化和流量的变化，着重观察临界压力和最大流量现象。
2. 实验原理⑴ 渐缩喷管气体流经渐缩喷管时气流速度不断增大，压力、温度却不断减少，（见图2.1）出口 压力与进口压力之比β = p 2/p 1，β称为压力比， βc 称为临界压力比，11c 12-⎪⎭⎫ ⎝⎛+==βk k cr k p p气体在渐缩喷管中由p 1膨胀到p 2 = p cr ，这是最充分的完全膨胀。
此时气流达到当地音速a 。
当背压p b 大于临界压力p cr 时，p 2 = p b ，出口流速小于a ；当背压p b 等于临界压力p cr 时，p 2 = p cr ，出口流速等于a ；当背压p b 小于临界压力p cr 时，p 2 = p cr ，出口流速等于a ，但气流一旦离开出口截面就会突然膨胀，在喷管外降到背压p b (见图2.2) 。
⑵ 缩放喷管气体流经缩扩形喷管时完全膨胀的程度决定于喷管的出口截面A 2和喷管中最小截面积A min 的比值。
喷管在设计条件下工作时，气流完全膨胀，出口截面的压力p 2 = p b ，在最小截面A min 上，气流达到临界速度，压力为临界压力。
在进入喷管渐扩段后，气流继续膨胀，转入超音速流动，压力不断减小。
见图2—3中的曲线1。
气流在缩扩形喷管中流动时，如果背压p b 高于出口截面压力p 2，此时 气流膨胀过度，难以流出喷管渐扩段，在背图2.1压p b 作用下，气流在喷管出口处将产生激波。
气流通过激波，使压力升高并等于背压p b ，流出喷管。
见图2—3曲线2、3。
缩扩形喷管中气流产生激波的位置随着p b 的增大而沿着喷管轴线向最小截面移动；当背压继续提高时，缩扩形喷管最小截面上的压力也将不在保持临界压力，随背压p b 升高而升高，这时气流在喷管渐缩段的膨胀过程也将受背压改变的影响。
喷管实验报告
喷管实验报告喷管实验报告引言：喷管是一种常见的流体力学实验装置，通过将流体通过喷嘴加速喷出，可以观察到流体的流动特性和力学行为。
本实验旨在通过对喷管的实验研究，探究流体在喷射过程中的各种现象和规律。
一、实验目的本实验的主要目的是研究喷管中流体的流速、流量和压力等参数之间的关系，并通过实验数据计算出相应的数值。
二、实验原理喷管实验基于质量守恒定律和伯努利定律。
根据质量守恒定律，流体在喷管中的流入量必须等于流出量。
而根据伯努利定律，当流体在喷管中流动时，其动能、压力能和重力势能之间存在一定的关系。
三、实验装置和步骤实验装置主要包括喷管、流量计、压力计等。
实验步骤如下：1. 将喷管安装在实验台上，并连接好流量计和压力计。
2. 打开流量计和压力计，调整其刻度使其读数清晰可见。
3. 打开流体供应阀门，调节流量，观察流量计的读数。
4. 同时记录下喷管入口和出口的压力差。
5. 重复以上步骤，记录不同流量和压力差下的实验数据。
四、实验结果与分析根据实验数据，我们可以计算出不同流量和压力差下的流速和流量数值，并绘制出相应的曲线图。
通过分析曲线图，我们可以得出以下结论：1. 流速与流量成正比，即流量越大，流速也越大。
2. 压力差越大，流速也越大。
这是因为根据伯努利定律，压力差越大，流体的动能也越大，从而流速增加。
3. 在一定范围内，流速和流量之间存在一定的线性关系。
但当流量达到一定值后，流速增加的速度会逐渐减缓。
五、实验误差和改进在实验过程中，由于实验装置本身的限制和实验操作的不精确性，可能会产生一定的误差。
为了减小误差，可以采取以下改进措施：1. 仔细校准实验装置，确保流量计和压力计的准确性。
2. 多次重复实验，取平均值，以减小个别数据的误差对结果的影响。
3. 注意实验操作的规范性，避免人为误差的产生。
六、实验应用喷管实验在工程领域有着广泛的应用。
通过对流体在喷管中的流动特性的研究，可以为各种流体力学问题的解决提供参考和依据。
喷管特性实验指导书
《工程热力学》喷管特性实验实验指导书编制：朱天宇肖洪河海大学机电工程学院2006年5月喷管特性实验一、 实验目的1． 验证并进一步对喷管中气流基本规律的理解。
牢固树立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念。
2． 掌握喷管实验装置的实验原理、实验方法和操作步骤，比较熟练地用热工仪表测量压力（负压）、压差及流量。
3．测量并绘制喷管内的压力分布曲线及流量曲线，做出定性的解释。
二、 实验原理喷管是一些热工设备的重要部件，这些设备的工作过程和喷管中气体的流动过程有密切的关系。
实验观察气流完全膨胀时沿喷管各界面的压力变化，测定流量曲线和临界压力比，可以帮助了解喷管中气体流动现象的基本特性，并且通过观察渐缩渐扩喷管中膨胀不足和膨胀过度的现象，还可进一步了解工作条件对喷管中流动过程的影响。
（一）收缩喷管出口的流速和流量假设喷管进口的气流参数都用它们对应的滞止参数表示，喷管出口处的气流参数用下标1表示，则喷管中绝能流的能量方程为211012f h c h +=对于比热为常数的理想气体，上式成为211012p f p c T c c T +=引用等熵过程关系式和状态方程（理想气体的γκ=），于是喷管出口的气流速度1f c ==（1-1）可见对于给定的气体，在收缩喷管出口气流未达到临界状态之前，进口的总焓越高，或者出口气流的压强对滞止压强比越小，则出口气流的速度越高。
收缩喷管出口气流速度最高可达当地声速，即出口气流处于临界状态。
通过喷管的质量流量为：1111111()f f m A c A c p q v v p γ==将式（1-1）式代入上式得出m q A = （1-2）m q 是1p 的连续函数，而且当1p =0和10p p =时，m q 都等于零。
由此推论。
在100p p <<的范围内必有m q 的极限值。
为了推求流量的最大值max m q ，取上式对1p 的导数，并令1/0m dq dp =，即1102()1cr p p p γγλ-==+意即1p 等于临界压强cr p 时，收缩喷管的流量达到最大值max m q ，这时喷管出口气流达临界状态11M a =。
喷管特性实验指导书
喷管特性实验一、实验目的：1、验证和加深理解喷管中气体流动的基本理论。
2、观察气流在喷管中各截面的流速，流量，压力变化规律及掌握有关测试方法。
3、熟悉不同形式喷管的机理，加深对流动的临界状态基本概念的理解。
二、实验原理：1、喷管中气体流动的基本规律气体在喷管中作一元稳定等熵流动中，压力降低，流速增加。
气流速度C ，密度ρ及压力P 的变化与截面A 的变化及马赫数Ma （速度与音速之比）的大小有关。
它们的变化规律如下表： Ma 渐缩管 0<dx dA Ma渐扩管 0>dx dA dxdc dx d ρ dx dp dx dc dx d ρ dx dp <1>0 <0 <1 <0 >0 >1 <0 >0 >1 >0 <0（1）在亚音速（Ma<1）等熵流动中，气体在0<dx dA 的管道（渐缩管）里，速度C 增加，而密度ρ，压力P 降低，在0>dxdA 的管道（渐扩管）里，速度C 减小，而密度ρ，压力P 增大。
（2）在超音速（Ma>1）等熵流动中，气体在渐缩管中，速度C 减小，而压力P ，密度ρ增大，在渐扩管中，速度C 增加，压力P ，密度ρ降低。
（3）在Ma=1，即达到临界流动状态，此时，压力为临界压力，气流速度为音速。
2、喷管中流量的计算（1）理论流量根据气体一元稳定等熵流动中，任何截面上质量流量都相等，且不随时间变化。
流量大小由连续方程、动量方程、能量方程及绝热气体方程，等熵过程方程，得到气体在喷管中流量的计算式：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⋅-==+00011221211002222)()(12γγγγγP P P P V P A V C A q m （kg/s ） 式中：0γ—绝热指数 C 2—出口速度m/s A 2—出口截面积m 2V 2—出口比体积（m 3/kg ） P 2—出口压力（MPa ）P 1—进口压力（MPa ） V 1—进口比体积（m 3/kg ）若：P 1=P 2时 0=m q P 2=0时 0=m q ，即在0＜P 2≤P c 渐缩喷管的出口压力P 2或缩放喷管的喉部压力P th 降至临界压力时，喷管中的流量达最大值，计算式如下：1112000minmax ,)12(12V P A q k m ⋅++=-γγγ 临界压力P c 为：11000)12(P P c ⋅+=+γγγ将0γ=1.4代入P c =0.528P 1 （2）、实测流量由于气流与管内壁间的摩擦产生的边界层，减少了流动截面，因为实际流量是小于理论流量，本实验台采用孔板流量计来测量喷管的流量。
喷管实验报告
喷管实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量喷管内流体的速度和压力，分析喷管的性能参数，为优化喷管设计提供依据。
二、实验原理喷管是一种用于加速和扩大流体流动的装置，常用于航空航天、汽车、船舶等领域。
喷管的工作原理是通过改变流道截面积，使得流体在喷出时获得较高的速度和压力。
根据伯努利方程，理想流体在等熵流动过程中，流速与压力之间存在一定的关系。
本实验通过测量喷管进出口的压力和流速，验证伯努利方程在喷管中的应用。
三、实验步骤1. 准备实验器材：喷管、压力传感器、流速计、数据采集器、稳压源、计时器等。
2. 将压力传感器和流速计分别安装在喷管的进出口位置，并连接数据采集器。
3. 开启稳压源，调整压力至预定值，记录压力值。
4. 开启计时器，记录喷管进出口流速随时间的变化，并通过数据采集器将数据传输至计算机。
5. 重复步骤3和4，对不同压力下的喷管性能进行测量。
6. 利用采集到的数据，分析喷管性能参数，如流量系数、临界压力比等。
四、实验结果及分析1. 数据记录：下表为不同压力下，喷管进出口流速的测量结果：根据伯努利方程，可计算出喷管的流量系数和临界压力比等性能参数。
通过对比不同压力下的测量结果，分析喷管性能的变化趋势。
2. 结果分析：根据实验数据，可以得出以下结论：（1）随着压力的增加，喷管进出口流速均相应增加；（2）喷管的流量系数随压力的增加而减小，说明在较高压力下，喷管的性能会降低；（3）临界压力比是衡量喷管性能的重要参数，实验结果表明，随着压力的增加，临界压力比逐渐减小，说明喷管在高压条件下容易达到性能极限；（4）通过对实验数据的分析，可以进一步优化喷管设计，提高其性能指标。
例如，适当增加喷管扩张段的长度或改变扩张段形状，以改善喷管的临界压力比。
五、结论本实验通过对喷管进出口流速和压力的测量，验证了伯努利方程在喷管中的应用。
实验结果表明，随着压力的增加，喷管进出口流速均相应增加，但流量系数和临界压力比均呈下降趋势。
喷管实验报告讨论
喷管实验报告讨论喷管实验报告讨论引言：喷管实验是流体力学中常用的实验之一，通过对喷管内流体的流动特性进行研究，可以得到一些有关流体力学的重要参数，如流速、压力、质量流量等。
本文将对喷管实验进行讨论，探讨实验中的一些关键问题以及实验结果的分析。
实验设计：喷管实验通常采用水作为工作介质，通过调节进口压力和出口截面积的变化，观察流体在喷管内的流动情况。
实验中使用的喷管通常为圆形截面，其内部光滑，以减小摩擦阻力对流动的影响。
实验装置包括压力传感器、流量计和数据采集系统等。
实验过程：在实验过程中，首先需要测量进口压力和出口截面积，并记录下来。
然后，通过打开流量控制阀，调节流量大小，使其保持一定的稳定状态。
此时，可以通过流量计测量出流体的质量流量，并记录下来。
同时，还需要观察流体在喷管内的流动状态，如是否存在湍流、涡旋等现象。
实验结果分析：1. 喷管内的流速分布：根据实验结果可以得知，流体在喷管内的流速分布不均匀。
进口处的流速较低，而出口处的流速较高。
这是由于喷管内的截面积变化导致的。
当截面积减小时，根据连续性方程，流速将增加。
这一现象在实际应用中需要进行考虑，以避免因流速差异引起的不良影响。
2. 喷管内的压力分布：实验结果还显示，喷管内的压力分布也不均匀。
进口处的压力较高，而出口处的压力较低。
这是由于流体在喷管内加速流动时，动能增加，而压力则会相应降低。
在实际应用中，对于喷管内的压力分布需要进行合理的设计和控制，以确保流体在喷管内的稳定流动。
3. 湍流和涡旋的出现：在实验过程中，观察到在一定条件下，喷管内会出现湍流和涡旋现象。
这是由于流体在高速流动时，会产生不稳定的流动状态，形成涡旋和湍流。
这些现象会增加流体的阻力，并对流动的稳定性产生不利影响。
因此，在实际应用中需要对喷管进行优化设计，以减少湍流和涡旋的出现。
4. 喷管的效率：通过实验可以得到喷管的效率，即通过喷管的质量流量与进口压力之间的关系。
实验结果显示，喷管的效率随着进口压力的增加而增加。
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喷管特性实验一、实验目的1、验证喷管中气流的基本规律,加深对临界压力、临界流速与最大流量等喷管临界参数的理解。
2、比较熟练地掌握压力、压差及流量的测量方法。
3、重要概念1的理解:应明确在渐缩喷管中,其出口处的压力不可能低于临界压力,流速不可能高于音速,流量不可能大于最大流量。
4、重要概念2的理解:应明确在缩放喷管中,其出口处的压力可以低于临界压力,流速可高于音速,而流量不可能大于最大流量。
二、实验装置整个实验装置包括实验台、真空泵(规格为1401型,排气量3200L/min)。
实验台由进气管、孔板流量计、喷管、测压探针、真空表及其移动机构、调节阀、真空罐等几部分组成,如图6-4所示。
图6-4 喷管实验台1-进气管;2-空气吸气口;3-孔板流量计;4-U形管压差计;5-喷管; 6-三轮支架;7- 测压探针; 8-可移动真空表; 9-位移螺杆机构及位移传感器; 10-背压真空表;11-背压用调节阀;12-真空罐;13-软管接头;14-仪表箱;15-差压传感器;16-被压传感器;17-移动压力传感器进气管为φ57×3、5无缝钢管,内径φ50。
空气从吸气口入进气管,流过孔板流量计。
孔板孔径φ7,采用角接环室取压。
流量的大小可从U形管压差计或微压传感器读出。
喷管用有机玻璃制成,配有渐缩喷管与缩放喷管各一只。
根据实验的要求,可松开夹持法兰上的固紧螺丝,向左推开进气管的三轮支架,更换所需的喷管。
喷管各截面上的压力就是由插入喷管内的测压探针(外径φ1、2)连至“可移动真空表”测得,由于喷管就是透明的,测压探针上的测压孔(φ0、5)在喷管内的位置可从喷管外部瞧出,它们的移动通过螺杆机构移动,标尺或位移传感器实现测量读数。
喷管的排气管上还装有“背压真空表”,其压力大小用背压调节阀进行调节。
真空罐直径φ400,起稳定压力的作用。
罐的底部有排污口,供必要时排除积水与污物之用。
为减小震动,真空罐与真空泵之间用软管连接。
在实验中必须测量四个变量,即测压孔在喷管内的不同截面位置X 、气流在该截面上的压力P 、背压P b 、流量m,这些量可分别用位移指针的位置、可移动真空表、背压真空表以及U 形管压差计的读数来显示。
实验装置特点:1、可方便地装上渐缩喷管或缩放喷管,观察气流沿喷管各截面的压力变化。
2、可在各种不同工况下(初压不变,改变背压),观察压力曲线的变化与流量的变化,从中着重观察临界压力与最大流量现象。
3、除供定性观察外,还可作初步的定量实验。
压力测量采用精密真空表,精度0、4级。
流量测量采用低雷诺数锥形孔板流量计,适用的流量范围宽,可从流量接近为零到喷管的最大流量,精度优于2级。
4、采用真空泵为动力,大气为气源。
具有初压初温稳定,操作安全,功耗与噪声较小,试验气流不受压缩机械的污染等优点。
喷管用有机玻璃制作,形象直观。
5、采用一台真空泵,可同时带两台实验台对配给的渐缩、缩放喷管做全工况观测。
因装卸喷管方便,本实验台还可用作其她各种流道喷管与扩压管的实验。
三、实验原理1、喷管中气流的基本规律(1)由能量方程:221dc dh dq +=及 dp dh dq ν-=可得 cdc dp =-ν 可见,当气体流经喷管速度增加时,压力必然下降。
(2)由连续性方程:有及过程方程 常数=k p ν常数=•=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=•=•νννc A c A c A 222111c dc d A dA -=νν有根据 cdc dp =-ν马赫数 ,而 得:显然,当来流速度 1<M 时,喷管应为渐缩型)0(<dA ;当来流速度 1>M 时,喷管应为渐扩型)0(>dA 。
2、气体流动的临界概念喷管气流的特征就是0<dp ,0>dc ,0>νd ,三者之间互相制约。
当某一截面的流速达到当地音速(亦称临界速度)时,该截面上的压力称为临界压力(c p )。
临界压力与喷管初压(1p )之比称为临界压力比,有:1p p c =γ经推导可得:112-⎪⎭⎫⎝⎛+=k k k γ 对于空气,528.0=γ当渐缩喷管出口处气流速度达到音速,或缩放喷管喉部气流速度达到音速时,通过喷管的气体流量便达到了最大值(max •m ),或称为临界流量。
可由下式确定:1112min max 1212νp k k k A m k •⎪⎭⎫ ⎝⎛++=-•式中:min A —最小截面积(对于渐缩喷管即为出口处的流道截面积,对于缩放喷管即为喉部处的流道截面积。
本实验台二种喷管的最小截面积为:12、56 mm 2)。
3、气体在喷管中的流动(1)渐缩喷管渐缩喷管因受几何条件)0(<dA 的限制,知:气体流速只能等于或低于音速(a C ≤);力只能高于或等于临界压力(c p p ≥2);ac M =pdp kd -=νννkp a =cdc M A dA )1(2-=流量只能等于或小于最大流量(max •m )。
根据不同的背压(b p ), 渐缩喷管可分为三种工况,如图6-6所示: 图6-5 渐缩喷管图6-6 渐缩喷管压力分布曲线及流量曲线A —亚临界工况(c b p p >),此时max •m m c b p p p >=2B —临界工况(c b p p =),此时 max •=m m c b p p p ==2C —超临界工况(c b p p <),此时 max •=m m b c p p p >=2 (2)缩放喷管缩放管的喉部0=dA ,因此气流可以达到音速(a C =);扩大段(0>dA ),出口截面的流速可超音速(a C >),其压力可小于临界压力(c p p <2),但因喉部几何尺寸的限制,其流量的最大值仍为最大流量(max •m )。
气流在扩大段能做完全膨胀,这时出口截面出的压力成为设计压力(d p )。
缩放喷管随工作背压不同,亦可分为三种情况:A —被压等于设计背压(d b p p =)时,称为设计工况。
此时气流在喷管中能完全膨胀,出口截面的压力与背压相等(d b p p p ==2),见图6-8中的曲线A 。
在喷管喉部,压力达到临界压力,速度达到音速。
在扩大段转入超音速流动,流量达到最大流量。
图6-7 缩放喷管B —背压低于设计背压(d b p p <)时,气流在喷管内仍按曲线A 那样膨胀到设计压力。
当气流一离开出口截面便与周围介质汇合,其压力立即降至实际背压值,如图6-8曲线B 所示,流量仍为最大流量。
C —背压高于设计背压(d b p p )时,气流在喷管内膨胀过度,其压力低于背压,以至于气流在未达到出口截面处便被压缩,导致压力突然升跃(即产生激波),在出口截面处,其压力达到背压。
如图6-8中的曲线C 所示。
激波产生的位置随着背压的升高而向喷管入口方向移动,激波在未达到喉部之前,其喉部的压力仍保持临界压力,流量仍为最大流量。
当背压升高到某一值时,将脱离临界状态,缩放管便与文丘里管的特性相同了,其流量低于最大流量。
图6-8 渐缩喷管压力分布曲线及流量曲线四、操作步骤1、装上所需的喷管,用“坐标校准器”调好“位移坐标板”的基准位置。
2、打开罐前的调节阀,将真空泵的飞轮盘车一至二圈。
一切正常后,全开罐后调节阀,打开真空泵冷却水阀门,然后启动真空泵。
3、测量轴向压力分布:(1)用罐前调节阀(背压用调节阀)调节背压至一定值(见真空表读数),并记录下该值。
(2)转动手轮,使测压探针向出口方向移动。
每移动一定距离(一般约2-3mm)便停顿下来,记录该点的坐标位置及相应的压力值,一直测至喷管出口之外。
把各个点描绘到坐标纸上,便得到一条在这一背压下喷管的压力分布曲线。
(3)若要做若干条压力分布曲线,只要改变其背压值并重复(1)、(2)步骤即可。
4、流量曲线的测绘(1)把测压探针的引压孔移至出口截面之外,打开罐后调节阀,关闭罐前调节阀,启动真空泵。
(2)用罐前调节阀调节背压,每一次改变(100～200)mm 水柱,稳定后记录背压值与U 型管差压计的读数。
当背压升高到某一值时,U 型管差压计的液柱便不再变化(即流量已达到了最大值 )。
此后尽管不断提高背压,但U 型管差压计的液柱仍保持不变,这时测2至3个点。
至此,流量测量即可完成。
渐缩喷管与缩放喷管的流量曲线参见图6-6与图6-8 。
5、实验结束后的设备操作(1)打开罐前调节阀,关闭罐后调节阀,让真空罐充气。
(2)停真空泵,并立即打开罐后调节阀,让真空泵充气(目的就是防止回油)。
(3)关闭真空泵冷却水阀门。
五、数据处理1、压力值的确定(1)本实验装置采用的就是负压系统,表上读数均为真空度,为此须换算成绝对压力值(p):)(v a p p p -=式中:a p —大气压力(bar) ; )(v p —用真空度表示的压力。
(2)由于喷管前装有孔板流量计,气流有压力损失。
本实验装置的压力损失为U 型管差压计读数(p ∆)的97% 。
因此,喷管入口压力为:p p p a ∆-=97.01(3)可得到临界压力158.0p p c =,在真空表上的读数(即用真空度表示)为:p p p a v c ∆+=51.00472.0)(计算时,式中各项必须用相同的压力单位(大致判断,)(v c p 约为380mmHg 柱)。
2、喷管实际流量测定由于管内气流的摩擦而形成边界层,从而减少了流通面积。
因此,实际流量必然小于理论值。
其实际流量为:γβε•••∆⨯=-p m 410373.1 (kg/s)式中:ε—流速膨胀系数;a p p ∆⨯-=-210873.21εβ—气态修正系数; 273538.+=a a t p o βγ—几何修正系数(约等于1、0);∆—U型管差压计的读数(mmH2O) ;pt—室温(℃);ap—大气压力(mbar) 。
a六、思考题1、分别说明喷管中临界压力、临界流速与最大流量的含义就是什么？2、说明渐缩喷管与缩放喷管的压力分布曲线图的区别,为什么？3、简述在本实验过程中真空泵的正确启、停操作程序。