试验三喷管流动特性的测定

试验三试验三 喷管流动特性的测定喷管流动特性的测定 一 实验目的和任务 1 目的 巩固和验证有关喷管基本理论 掌握气流在喷管中流速 流量 压力变化的 规律及有关测试方法 通过实验熟悉不同形式喷管的机理 加深对临界状态参数 背压Pb 出口截面压力P2等 基本理念的理解 2 任务 对缩放喷管进行下列测定 1 测定不同工况 初压p1不变 改变背压pb 时期流在喷管中的流量qm 绘制qm pb 曲线 比较最大流量qm max的计算值和实验值 确定临界压力pcr 2 测定不同工况时气流沿喷管各截面 轴线位置X 的压力p的变化 绘制出三组p X曲线 分别比较临界压力pcr的计算值与实验值 观察和记录pcr出现在喷管中的位置 3 将qm pb曲线和p X曲线显示在计算机上打印后将各曲线相比较 并分析异同点 二 实验原理 1 在稳定流动中 任何界面上质量流量都相等 且不随时间变化 流量大小可由下式 确定 1 1 2 1 1 2 2 1 2 1 1 2 2 22 k k k f m p p p p v p k k A v cA q 式中 k 比热比 绝热指数 k cp cv A2 出口截面积 m2 v 气体比容 m3 kg p 压力 Pa 角注号 1指喷管入口 2指喷管出口 临界压力pcr的大小为 2 11 1 528 0 1 pp k p k k cr 2 若降低背压 使缩放喷管的喉部压力p降至临界压力时 喷管中的流量达最大值 3 1 1 1 1 1 1 1 2 max 1 0404 0685 0 1 2 1 2 T pA v p A v p kk k Aq crcr k crm 2 当气体在喷管内实现完全膨胀时 背压Pb和出口截面压力P2 出口速度 C2 管型及流量m有如下关系 表一 Pb P2 C2 m与管型之间的相互关系 背压Pb出口截面压力 P2 出口速度C2流量m管型 Pb PcP2 PbC2 aM Mmax渐缩 Pb PcP2 PcC2 aM Mmax渐缩 Pb P设P2aM Mmax缩放 2 沿喷管轴线w各截面的压力P 在喷管形状和工质及工质初态和背压一定时 可根据连续方程和状态方程计算而得 也可用实验方法测得图形 三 实验装置 图3 实验装置图 实验装置由实验台本体 真空泵 电测仪器三大部分组成 实验台本体结构如图3所示 空气自吸气口2进入气管1 流过孔扳流量计3 流量的大 小可以从U型管压差计4读出 该管5用有机玻璃制成 缩放形式如图4所示 根据实验要求 可松开夹持法兰上的螺栓 向左推开进气管的三轮支架6 变换所需的喷管 喷管各截面上 的压力是由插入喷管内的测压探针7连至可移动标准真空表8测得 它们的移动通过手轮螺 杆机构9实现 在喷管后的排气管上还装有背压真空表10 真空罐12 起稳定背压的作用 罐内的真空度通过背压调节阀11来调节 为减少振动 真空罐与真空泵之间用软管连接 真空泵是1401型 排气量为3200升 分 电机为5 5kw 电测仪器包括 负压传感器 压差传感器 位移电位器 直流稳压电源 函数记录仪 等 负压传感器 压差传感器 位移电位器分别将可移真空表 U型管压差计 测压探针在该 管内不同截面上的压力转换为电讯号输入记录仪 真接绘出实验曲线 以上电测仪器均由 直流稳压电源供电 图4 缩放喷管 四 实验步骤 1 装好喷管 2 对真空泵作开车前检查 检查传动系统 油路 水路 检查无问题后打开背压调 节阀 用手转动真空泵飞轮一周 去掉气缸中过量的油 开启电动机 当达到正常转速后 可开始实验 3 将测压探针上的测压孔移至喷管出口之外一段距离之后保持不动 此时p2 pb 改 变调节阀开度 调节背压pb自p1开始逐渐降低 记录在不同pb下的孔板压差 p值 以备计 算流量及绘制qm pb曲线 实验时注意记下 p开始达到最大值的pb 以求得pcr及pf值 4 调节不同的pb 摇动手轮 使X自喷管进口逐步移至出口外一段距离 记录不同X 值下的p值 以测定不同工况下的p X曲线 5 接通电测仪器 分别记录qm pb曲线和p X曲线 6 停车 7 认真做好原始记录 1 设备数据记录 设备名称 型号 规格等 2 常规数据记录 当地大气压力 室温 3 认真记录技术数据及观察到的现象 五 实验数据及处理 实验数据分析与处理 0 027211 0 163265 0 29932 0 435374 0 571429 0 707483 0 843537 0 979592 1 115646 1 251701 1 387755 1 52381 1 659864 1 795918 1 931973 2 068027 2 204082 2 340136 2 476191 2 612245 2 748299 2 884354 3 020408 3 156463 3 292517 3 428571 3 564626 3 70068 3 836735 3 972789 4 108843 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 sf 30 sf 44 sf 86 缩放喷管内压力变化曲线 0 027211 0 163265 0 29932 0 435374 0 571429 0 707483 0 843537 0 979592 1 115646 1 251701 1 387755 1 52381 1 659864 1 795918 1 931973 2 068027 2 204082 2 340136 2 476191 2 612245 2 748299 2 884354 3 020408 3 156463 3 292517 3 428571 3 564626 3 70068 3 836735 3 972789 4 108843 4 244898 0 20 40 60 80 100 120 js 24 6 js 44 js 86 减缩喷管内压力变化曲线 左左右右 popo 背压背压液柱差液柱差背压比入口大气压背压比入口大气压 6904109482 811000 880851064 6904109476 611000 814893617 6904109470 711000 75212766 6904109464 311000 684042553 690410945911000 627659574 6904109453 411000 568085106 6904109446 711000 496808511 6904109440 811000 434042553 6704009434 210700 363829787 6603809429 410400 312765957 6203409423 39600 24787234 5302609416 77900 177659574 0 880851064 0 814893617 0 75212766 0 684042553 0 627659574 0 568085106 0 496808511 0 434042553 0 363829787 0 312765957 0 24787234 0 177659574 0 200 400 600 800 1000 1200 sf 液液柱柱差差 背背压压比比入入口口大大气气压压 左左右右 popo 背压背压液柱差液柱差 pb popb po 5803809483 89600 891489362 5803809467 89600 721276596 5803809459 39600 630851064 5803809450 69600 538297872 5703809444 99500 4