Cтраница 4
Таким образом, разность средних скоростей эжектирующего и эжектируемого газов перед смешением в случае нерасширяющегося сопла будет большей, чем для расчетного сверхзвукового сопла, где отсутствует перерасширение газа в сечении запирания. Другим следствием перерасширения потока и увеличения средней величины AI для эжектора с нерасширяющимся соплом является увеличение площади эжектирующей струи в сечении запирания Р по сравнению с площадью выходного сечения расчетного сверхзвукового сопла. Поскольку при заданном расходе эжектируемого газа площадь критического сечения F z одинакова в обоих случаях, то суммарная площадь потоков в сечении запирания F P z для эжектора с нерасширяющимся соплом будет большей, чем для эжектора с расчетным сверхзвуковым соплом. Иными словами, применение сверхзвукового сопла позволяет при заданных начальных параметрах и расходах газов получить эжектор с меньшей площадью камеры смешения. [46]
При больших величинах характерного отношения давлений экспериментальные значения коэффициента эжекции, соответствующие критическим режимам работы эжектора, получаются значительно меньше величин, предсказанных этой теорией. Причину такого расхождения удалось установить А. А. Никольскому, который заметил, что при выводе основных соотношений теории критических режимов в работе М. Д. Миллионщикова и Г. М. Рябинкова не было использовано уравнение количества движения. Проводя аналогию с истечением струи из недорасширенного сопла Лаваля, он показал, что допущение о постоянстве статического давления в сечении запирания при больших перепадах давлений становится слишком грубым и что в действительности статическое давление в эжектирующей струе может резко изменяться по сечению. [47]
Таким образом, разность средних скоростей эжектируюшего и эжектируемого газов перед смешением в случае нерасширяющегося сопла будет большей, чем для расчетного сверхзвукового Сопла, где отсутствует перерасширение гайа в сечении запирания. Другим следствием перерасширения потока и увеличения средней величины Яг для эжектора с нераспшряющимся соплом является увеличение площади эжектирующей струи в сечении запирания F по сравнению с площадью выходного сечения расчетного сверхзвукового сопла. Поскольку при заданном расходе эжектируемого газа площадь критического сечения F одинакова в обоих случаях, то суммарная площадь потоков в сечении запирания FI F2 для эжектора с нерасширяющимся соплом будет большей, чем для эжектора с расчетным сверхзвуковым соплом. Иными словами, применение сверхзвукового сопла позволяет при заданных начальных параметрах и расходах газов получить эжектор с меньшей площадью камеры смешения. [48]
Характер смешения газов в основном участке смесительной камеры практически такой же, как и при докритических отношениях давлений в сопле, скорость смеси газов wz в широком диапазоне начальных параметров газов остается меньшей скорости звука. Однако при увеличении отношения начальных давлений газов сверх некоторой определенной для каждого эжектора величины поток смеси в основном участке камеры становится сверхзвуковым и может остаться сверхзвуковым до конца смесительной камеры. Условия перехода от дозвукового к сверхзвуковому режиму течения смеси газов, как будет показано ниже, тесно связаны с режимом течения газов в сечении запирания. [49]
График на рис. 9.15 показывает также, что в звуковом эжекторе существует предельная степень повышения полного давления psIPz - 3 55, которая достигается при отношении начальных полных давлений По - 12 и не возрастает более даже при: беспредельном увеличении полного давления эжектирующего газа. Физический смысл этого состоит в следующем. При повышении начального отношения полных давлений газов По увеличивается степень сжатия низконапорного газа, однако одновременно увеличивается и площадь максимального сечения эжектирую-щей струи в сечении запирания. [50]
График на рис. 9.15 показывает также, что в звуковом эжекторе существует предельная степень повышения полного давления рЦр 2& 3 55, которая достигается при отношении начальных полных давлений П0 12 и не возрастает более даже при беспредельном увеличении полного давления эжектирующего газа. Физический смысл этого состоит в следующем. При повышении начального отношения полных давлений газов По увеличивается степень сжатия низконапорного газа, однако одновременно увеличивается и площадь максимального сечения эжек-тирующей струи в сечении запирания. Вследствие этого даже при весьма малом расходе эжектируемого газа ( и - - 0) необходимо увеличивать относительную площадь камеры смешения. Перерасширение газа повышает потери в струе и потери при смешении и, начиная со значений По 10 - 11, сводит на нет увеличение степени сжатия, получающееся вследствие возрастания энергии эжектирующего газа. [51]
А Никольским соображениями о недостатках теории М. Д. Миллионщикова и Г. М. Рябинкова, автором настоящей работы в 1953 г. была разработана приближенная теория критических режимов газового эжектора с суживающимися соплами, основанная на предположении о том, что статические давления в сечении запирания постоянны как в эжектирующей, так и в эжектируемой струях, но не равны друг другу; условие равенства этих давлений заменяется уравнением сохранения количества движения. Одновременно с этим Г. И. Тагановым и И. И. Межировым была разработана еще одна приближенная теория критических режимов эжектора с суживающимися соплами, в которой также используется уравнение количества движения и, кроме того, предполагается, что статическое давление в струе высоконапорного газа в сечении запирания изменяется по некоторому простому закону, определяемому условием линейности изменения приведенного расхода газа в том же сечении. [52]
Степень повышения полного давления iP / Pz вдоль кривых По const с увеличением коэффициента эжекции несколько уменьшается вследствие увеличения расхода эжектируемого газа и увеличения потерь в диффузоре, связанного с ростом скорости потока на входе в диффузор. Чем больше отношение полных давлений По, тем выше проходит характеристика ( Pt / Pz) f ( n), i. Однако предельные ( критические) значения коэффициента эжекции с ростом По уменьшаются, протяженность характеристики становится меньшей. Это связано с тем, что с увеличением перепада давлений растет площадь сверхзвуковой эжектирующей струи в сечении запирания и уменьшается критическое сечение эжектируемого потока. [53]
Режим работы эжектора, при котором коэффициент эжекции не зависит от давления на выходе из диффузора, называется критическим. Как уже указывалось, дозвуковой поток эжектируемого газа движется здесь по каналу с уменьшающимся сечением, ограниченному стенками камеры и границей сверхзвуковой эжектирующей струи. Скорость эжектируемого истока в минимальном сечении - оно совпадает с сечением запирания - не может превысить скорости звука; этим и определяются предельные значения скорости во входном сечеиии и максимального расхода эжектируемого газа. Для того чтобы определить эти максимально возможные значения, необходимо найти соотношения между параметрами потоков вс входном сечении и в сечении запирания. [54]
Таким образом, разность средних скоростей эжектируюшего и эжектируемого газов перед смешением в случае нерасширяющегося сопла будет большей, чем для расчетного сверхзвукового Сопла, где отсутствует перерасширение гайа в сечении запирания. Другим следствием перерасширения потока и увеличения средней величины Яг для эжектора с нераспшряющимся соплом является увеличение площади эжектирующей струи в сечении запирания F по сравнению с площадью выходного сечения расчетного сверхзвукового сопла. Поскольку при заданном расходе эжектируемого газа площадь критического сечения F одинакова в обоих случаях, то суммарная площадь потоков в сечении запирания FI F2 для эжектора с нерасширяющимся соплом будет большей, чем для эжектора с расчетным сверхзвуковым соплом. Иными словами, применение сверхзвукового сопла позволяет при заданных начальных параметрах и расходах газов получить эжектор с меньшей площадью камеры смешения. [55]