Zgryźliwość kojarzy mi się z radością, która źle skończyła.
PWR – ME – Laboratorium Termodynamiki
1. Wstęp teoretyczny
Dysza – przewód hydrauliczny zbieżny o przekroju zmniejszającym się wzdłuż linii przepływu gazu lub cieczy, kosztem spadku jego ciśnienia. Uzyskuje się przez to wzrost prędkości gazu lub cieczy, z jednoczesnym uzyskaniem bardziej skoncentrowanego strumienia. Dysze robione są z różnych materiałów, w zależności od przeznaczenia, i czynnika przez nie przepływającego. Gdy czynnikiem przepływającym przez nie jest gaz palny, dysze wykonuje się z mosiądzu, by uniknąć ewentualnego iskrzenia, które występuje w stopach opartych na żelazie. Dysze używane są m.in. w starszych typach gaźników silników spalinowych, w palnikach, fontannach itp.
Dysza de Lavala – kanał aerodynamiczny dzięki któremu można uzyskać przepływ naddźwiękowy wykorzystywany w niektórych typach turbin parowych, w silnikach odrzutowych i rakietowych. Wynalazcą urządzenia jest Gustaf de Laval (1845-1883), szwedzki inżynier i przemysłowiec. Przekrój dyszy Lavala w początkowym odcinku ulega zwężeniu, następnie rozszerza się. W części zwężającej się następuje przyspieszenie gazu od prędkości początkowej do prędkości dźwięku. W końcowej części następuje dalsze przyspieszanie powyżej prędkości dźwięku, chociaż przyspieszenie stopniowo maleje. Na całej długości dyszy gaz rozpręża się i ma miejsce wzrost jego prędkości. Podczas pracy naddźwiękowej przekrój najwęższy jest przekrojem krytycznym, a parametry gazu w nim występujące – parametrami krytycznymi. Dysza Bendemanna jest to dysza o polu przekroju przepływowego tylko malejącym w kierunku przepływu jest nazywana dyszą zbieżna lub dyszą Bendemanna. Strumień gazu dopływającego do dyszy jest ustalony. W przekroju wlotowym dyszy stan gazu jest określony przez parametry spoczynkowe: ciśnienie po, temperaturę T0. Warunki przepływu przez dyszę zależą od ciśnienia ośrodka za dyszą. Ciśnienie za dyszą pa, jest wyższe od ciśnienia krytycznego. W przekroju wylotowym dyszy nie są osiągane parametry krytyczne. Ciśnienie p2 w przekroju wylotowym dyszy jest równe ciśnieniu za dyszą po. Przepływ w dyszy i za dyszą jest regularny, bez zaburzeń. Prędkość wypływu z dyszy rośnie ze wzrostem spadku entalpii, temperatury, ciśnienia, stosunku ciepła właściwego c oraz indywidualnej stałej gazowej. Rozprężanie gazu za dyszą od ciśnienia krytycznego do ciśnienia otoczenia odbywa się gwałtownie. Na skutek bezwładności ciśnienie wewnątrz strumienia spada początkowo poniżej ciśnienia otoczenia, a następnie strumień gazu sprężany jest przez ciśnienie otoczenia. Zjawisko powtarza się okresowo wywołując fale dźwiękową. Wpływ gazu wywołuje silny efekt akustyczny w postaci ostrego gwizdu
2. Schemat
Rys. 1 Schemat układu pomiarowego
Po uruchomieniu pompy próżniowej, całkowicie otworzona zawór i po ustaleniu ciśnienia p2 zanotowano jego wartość. Następnie zmierzono objętość powietrza przepływającego przez gazomierz w czasie jednej minuty. Wykonano dwanaście pomiarów każdy dla innej wartości ciśnienia p2. Wartość tę zmniejszano w każdym pomiarze o 100 mbar, domykając zawór. W zakresie wartości ciśnienia za dyszą 400 mbar < p2<600 mbar wykonywano pomiary co 50 mbar.
3. Algorytm obliczeń
Wyznaczenie masy ze wzoru Clapeyrona
(3.1)
Wyznaczenie przepływu strumienia masy w czasie jednej sekundy
(3.2)
Wyznaczenie wartości β krytycznej
(3.3)
4. Przykładowe obliczenia
Wyznaczenie masy ze wzoru Clapeyrona
(4.1)
Wyznaczenie przepływu strumienia masy w czasie jednej sekundy
(4.2)
Wyznaczenie wartości β krytycznej
(4.3)
5. Tabela pomiarów i wyników
Tab.1 Pomiary i wyniki
Pa
t
V
V
m
β
βkr
[hPa]
[s]
[dm3]
[m3]
[·10-3kg/s]
[-]
100
77
10
0,01
0,156
0,1
0,528
200
77
0,156
0,2
300
77
0,156
0,3
400
77
0,156
0,4
450
77
0,156
0,45
500
77
0,156
0,5
550
77
0,156
0,55
600
77
0,156
0,6
650
...