ćwiczenie 4

4. BADANIE PROCESU ADIABATYCZNEGO WYPŁYWU
Z DYSZY W ZAKRESIE β (0-1 )
4.1 Wprowadzenie
Powietrze o ciśnieniu po i temperaturze To przepływa przez gazomierz (l) do dyszy (2).
Przepływ powietrza jest wymuszony za pomocą pompy próżniowej (5), która wytwarza
odpowiednio niskie ciśnienie p2 za dyszą. Ciśnienie to regulowane jest zaworem (4) na
zbiorniku upustowym (3). Spadki ciśnień mierzy się za pomocą manometrów różnicowych
(U-rurkowych); przy czym ∆h1 oznacza spadek ciśnienia w dyszy, zaś ∆h2 oznacza spadek
ciśnienia na odcinku przed i za dyszą. Do pomiaru natężenia przepływu powietrza służy
gazomierz i stoper.
∆h0
∆h1
∆h2
4
1
5
2
3
Rys. Schemat stanowiska pomiarowego
4.2 Opis doświadczenia
Po włączeniu pompy próżniowej należy minimalnie Otworzyć zawór (4) i po ustaleniu się
spadków ciśnienia ∆h1 i ∆h2 na manometrach różnicowych, zanotować wskazania tych
wielkości. Następnie mierzymy ilość powietrza przepływającego przez gazomierz w ciągu
jednej min, po czym zwiększamy spadek ciśnienia ∆h2 o ok. 20 mm Hg i powtarzamy powyższe czynności. Należy wykonać ok. 12 pomiarów zwracając szczególną uwagę na odczy
tywane wyniki gdy stosunek ciśnień β = p2 / p0 zacznie się zbliżać do β kr ~ 0,5 .
Po osiągnięciu w największym przekroju dyszy parametrów krytycznych, strumień
1/3
masy powietrza wypływającego z dyszy powinien osiągnąć stałą wartość, stałe również
powinno być ciśnienie p1 niezależnie od dalszego obniżania ciśnienia p2 za dyszą.
4.3 Opracowanie wyników
4.3.1. Zmierzone spadki ciśnienia ∆h1 i ∆h2 należy przeliczyć wg wzoru:
∆p1=∆h1 ⋅ 9,81 ⋅ 13,6 [N/m2]
∆p2=∆h2 ⋅ 9,81 ⋅ 13,6 [N/m2]
gdzie ∆h[ mmHg] .
4.3.2. Obliczyć ciśnienia p1 i p2 powietrza odpowiednio w najwęższym przekroju dyszy i za
dyszą korzystając z zależności:
p1 = p0-∆p1,
p2 = p0-∆p2
4.3.3. Wyznaczyć stosunek ciśnień β dla kolejnych pomiarów ze wzoru:
β=
p2
p0
oraz krytyczny stosunek ciśnień βkr :
k
 2  k −1
β kr = 

 k + 1
4.3.4. Z równania stanu gazu Clapeyrona obliczyć strumień masy powietrza m [ kg/ s] :
m& =
p0V&
RT0
gdzie:
po, To [N/m2;K] -parametry powietrza otaczającego,
V& [ m3 / s] - strumień objętości powietrza wyznaczony doświadczalnie,
R [J / kg. K] - stała gazowa powietrza.
4.3.5. Sporządzić wykres m& = f(β) i zaznaczyć na nim βkr .
2/3
4.4 Pytania sprawdzające
l. Narysować na wykresie i- s, p - v przemianę gazu odpowiadającą ekspansji adiabatycznej
z tarciem i ekspansji izentropowej.
2. Narysować dyszę Bendemanna i dyszę Lavala, podać przebieg zmiany ciśnienia
i temperatury na długości dyszy.
3. Co to jest prędkość krytyczna i krytyczny stosunek ciśnień?
4. Przedstawić na wykresie zależność strumienia. masy m [kg / s] płynu od ciśnienia
panującego poza dyszą.
3/3