Струйные аппараты - Соколов Е.Я.
ISBN 5-283-00079-6
Скачать (прямая ссылка):
Течение свободной струи происходит при постоянном давлении как вдоль струи, так и в ее поперечных сечениях.
Для основного участка струи отношение скорости в любой точке струи к осевой скорости струи в этом же сечении является однозначной функцией отношения расстояния данной точки от оси струи к радиусу границы струи:
— = f{r/R),
W0
причем граничный радиус любого сечения струи R = ах, где х — расстояние данного сечения от полюса струи; а — опытная константа свободной струи. Для упругих сред а = 0,07 -г-0,09.
68
Рис. 2.11. К расчету расстояния сопла от камеры смешения:
a — d, >d,; б — d, < dt; в — IclId1 = f (и); dt/dl = f (и)
Как показывают экспериментальные исследования, основные закономерности, полученные для дозвуковой свободной струи в безграничном пространстве, могут быть также использованы с достаточной для практических целей точностью для расчета осевых размеров струйных аппаратов со сверх-критической скоростью рабочей струи.
При расчете струйных компрессоров оптимальное расстояние сопла от камеры смешения определяется из условия, что при расчетном коэффициенте инжекции конечное сечение свободной струи равно входному сечению камеры смешения.
Для того чтобы правильно выбрать положение рабочего сопла, необходимо подсчитать два размера свободной струи (рис. 2.11): длину свободной струи /сі и диаметр свободной струи d4 на расстоянии /сі от выходного сечения сопла. Длина свободной струи Zci определя-
Cво5одная струя
Камера
смешения
Рабочее сопло
Ю
dt’df
W
JtZ
гЛ
Ьб
0,8
Hf
<d4
а1
/
О,Z 0,4 0,6 0,в 1;t> и.
Є)
SiM
ется по следующим приближенным формулам: ^
при коэффициенте инжекции и < 0,5, т. е. когда свободная струя не выходит за пределы начального участка,
la = [У°.°83 + 0,76« —0,29]
2 а
(2.54)
при коэффициенте инжекции и > 0,5, т. е. когда свободная струя включает не только начальный, но и основной участок,
, -0,37 + и d
1 4,4а 1
(2.55)
где (I1 — выходной диаметр рабочего сопла; а — опытная константа, лежащая для упругих сред в пределах 0,07—0,09.
69
При малых коэффициентах иижекции (и <0,2) рекомендуется принимать меньшее значение опытной константы, при больших коэффициентах инжекции — большее ее значение.
Диаметр свободной струи dt иа расстоянии Icl от выходного сечения сопла определяется по формулам: при коэффициенте иижекции и < 0,5
dt = 3,4di VO,083 + 0,76а ; (2.56)
при коэффициенте инжекции и > 0,5
d4= 1,55^(1+и). (2.57)
На рис. 2.11 приведены расчетные зависимости IclId1 = f (и)'и djd1 = f (и), построенные по уравнениям (2.54) — (2.57).
Если диаметр камеры смешения d3 >d4 (рис. 2.11, а), то расстояние выходного сечения сопла от входного сечения цилиндрической камеры смешения должно приниматься Ic = Icl, причем в этом случае
немного более близкая установка сопла Ic </с і не-влияет существенно
иа работу аппарата. Длина свободной струи, равная расстоянию от выходного сечения сопла /Р1 до сечения струи, равного /3, остается при этом неизменной. Приближение сопла к камере смешения приводит в этом случае к уменьшению рабочей длины цилиндрической Камеры смешения, так как конечное сечение свободной струи перемещается ближе к диффузору компрессора.
Удаление сопла от камеры смешения, т. е. установка сопла иа расстоянии Ic >1С1, существенно ухудшает работу аппарата. Это приводит к увеличению длины свободной струи. Конечное сечение свободной струи увеличивается, так как она вписывается уже во входной участок камеры смещения, диаметр которого больше диаметра цилиндрической камеры. В этих условиях свободная струя вносит в камеру смешения больше газа, чем может пропустить компрессор, поэтому часть газа должна вытекать обратно из камеры смешения в Приемную камеру. Возникают обратные токи во входном участке камеры смешения и связанные с ними дополнительные потери в аппарате.
Если диаметр камеры смешения da Cd4 (рис. 2.11, б), то расстояние выходного сечения рабочего сопла от входного сечения цилиндрической камеры смешения должно приниматься і
lc = lci~hlc2t (2.58)
где /С2 — длина входного участка камеры смешения, иа которой диаметр меняется от dt до ds.
Это расстояние определяется по формуле
/с2 = (di—d3)/2 tg ?, (2.59а)
где ? — угол между образующей входного участка камеры смешения и осью компрессора.
70
В частном случае при обычно принимаемом значении ? = 45й
/C2 = (d4—d3)/2. (2.596)
При расстоянии между соплом и камерой смешения меньшем, чем по расчету, меньше расчетного и расход инжектируемой среды, увлекаемый свободной струей. Приближение сопла к камере смешения, так же как и удаление, ухудшает работу аппарата по сравнению с расчетом.
^Проведенные ВТИ экспериментальные исследования пароструйных компрессоров показывают достаточно хорошую согласованность формул (2.54) — (2.57) с опытом при а = 0,07 4-0,09.
Расссмотрим, как влияет профиль входного участка камеры смешения иа расчетный коэффициент смешения струйного компрессора.
