Методические указания к лабораторной работе пересмотрены и утверждены на заседании кафедры «Ракетное вооружение» машиностроительного факультета

· Графічні операційні системи (Windows95/98/2000/NT/XP), драйвер сканера, програми розпізнавання текстів Cuneiform або Fine Reader, програми супроводу сканера.

2.2. Матеріали до звіту

При підготовці звіту з лабораторної роботи слід використовувати дані, отримані в ході роботи. Слід навести характеристики використовуваного сканера. Необхідно привести використовувані налаштування програми розпізнавання, а також результати сканування різних джерел: російський текст, змішаний російсько-англійський текст, текст з таблицями і малюнками.

Контрольні питання.

• Принципи роботи сканерів.

• Принципи розпізнавання тексту.

• Основні неполадки при работе сканера

• Обслуговування сканерів

• Програми для розпізнавання тексту

• Які типи блоків віділяються в Abby Fine Reader

• Як можна передати розпізнаній текст у редактор для редагування.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 3

 

Расчет параметров газа при истечении по соплу Лаваля

 

по дисциплине

ТЕРМОДИНАМИКА И ТЕПЛОПЕРЕДАЧА

 

Направление подготовки: 160100 "Авиа- и ракетостроение"

Специальности: 160302 "Ракетные двигатели"

Форма обучения очная

 

 

Тула 2010 г.

 

 

Методические указания к лабораторной работе составлены доцентом О.А. Евлановой и обсуждены на заседании кафедры «Ракетное вооружение» машиностроительного факультета

протокол № 5 от «5» июля 2010 г.

Зав. кафедрой _____________ Н.А. Макаровец

 

 

Методические указания к лабораторной работе пересмотрены и утверждены на заседании кафедры «Ракетное вооружение» машиностроительного факультета

протокол № от «___» ______ 2010 г.

Зав. кафедрой _____________ Н.А. Макаровец

 

 

 

 

1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью данной работы является освоение методики расчета термодинамических параметров газа при дозвуковом и сверхзвуковом течении.

 

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Значения параметров на входе в сопло в вариантах индивидуального задания выдаются преподавателем.

Давление торможения газа Р₀ , МПа;

Температура торможения газа Т₀, К;

Показатель адиабаты к=1,4;

Газовая постоянная R =287 Дж/(кг×К);

Площадь критического сечения сопла F_кр.=10 ^-3м².

 

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

При движении газа теплота расходуется не только на изменение внутренней энергии и на совершение внешней работы (против внешних сил), но и на изменение кинетической энергии газа при его перемещении.

Поэтому уравнение первого закона термодинамики для 1 кг газа в дифференциальной форме имеет следующий вид:

(1)

где - подведенная теплота от внешних источников тепла;

du- изменение внутренней энергии газа;

- работа против внешних сил, называемая работой проталкивания (она

не равна работе расширения газа );

- изменение внешней кинетической энергии рабочего тела

(располагаемая работа).

При выводе этого уравнения не учитывалось влияние гравитационных сил, а также считалось, что газом не совершается техническая работа.

Изменение кинетической энергии рабочего тела может происходить как в трубах постоянного сечения, так и в специальных каналах переменного сечения, называемых соплами и диффузорами.

Если при перемещении газа по каналу происходит его расширение с уменьшением давления и увеличением скорости, то такой канал называется соплом.

Сопло Лаваля(рис.1) предназначено для использования больших перепадов давления и для получения скоростей истечения, превышающих критическую или скорость звука. Оно состоит из сужающегося дозвукового участка и расширяющегося сверхзвукового участка.

 

Рис.1

Для определения работы проталкивания рассмотрим стационарное, адиабатное (т.е. без отвода и подвода теплоты), одномерное течение в канале.

 

Рис.2

 

Предположим, что по каналу переменного сечения перемещается газ (рис. 2). Выделим сечениями I-I и II-II элементарную массу газа. В сечении I-I на газ действует сила pF, а в сечении II-II сила , действующая противоположно силе в сечении I-I. Обе силы в сечениях I-I и II-II совершают работу; алгебраическая сумма этих работ будет работой, затраченной на проталкивание элементарной массы газа.

Элементарную работу проталкивания газа на бесконечно малом пути между сечениями I-I и II-II за одну секунду находим из уравнения

.

Раскрывая скобки и отбрасывая бесконечно малые величины второго и высшего порядка, получаем

(а)

Учитывая, что ,

где m - секундная масса газа, протекающего через любое сечение канала,

v– удельный объем газа, v=1/ρ,

заменяя величину Fw в уравнении (а) на mv, получаем

или

Таким образом, элементарнаяработа проталкивания на единицу массы равна

(2)

или в интегральной форме работа проталкивания равна

Уравнение первого закона термодинамики в дифференциальной форме для потока газа принимает вид

или

Величина в скобках является энтальпией, следовательно,

(3)

или

Уравнение (3) показывает, что подведенная теплота в процессе при течении газа (или жидкости) расходуется на изменение его энтальпии и внешней кинетической энергии.

В случае адиабатного течения, т.е. когда отсутствует теплообмен между рабочим телом и окружающей средой, уравнение (3) принимает вид:

Когда начальная скорость рабочего тела равна 0, тогда скорость течения определяется формулой

, (4)

где i₁ и i₂ –начальное и конечное значение энтальпии.

Энтальпия является параметром (функцией) состояния газа, ее изменение определяется начальным и конечным состояниями рабочего тела и не зависит от промежуточных состояний.

 

Учитывая, что i=c_р Т=кRT/(к-1),

,

где Т₀- температура торможения (при W=0).

Поскольку в адиабатическом процессе

,

cкорость истечения газа определяется по формуле:

W= . (5)

Массовый расход газа

m=ρWF=WF/v.

Учитывая, что

v=v₀(р₀/р)^1/к,

где v₀, р₀ – удельные объем и давление газа при W=0,

секундный массовый расход определяется по формуле

. (6)

Величина секундного массового расхода зависит от соотношения давлений p/p₀, в частности с уменьшением p расход увеличивается. Однако, по опытным данным секундный массовый расход увеличивается только до определенного значения p/p₀, после чего остается постоянным.

Отношение давлений, при котором достигается максимальный расход, называется критическим отношением давлений.

Приравнивая нулю первую производную от выражения (6), получим величину критического отношения давлений

.

Скорость, соответствующая критическому отношению давлений, называется критической скоростью. Критическая скорость при истечении газа из сопла зависит только от начальных параметров газа и от его природы.

. (7)

Критическая скорость равна скорости распространения звука в газе.

Выражение для секундного массового расхода в критическом сечении сопла имеет вид:

 

m_кр.= . (8)

Значение статической температуры газа определяется по уравнению адиабаты:

или через значение скорости газа

Т = T₀× . (9)

Значение статической плотности газа находится по уравнению состояния:

 

r = . (10)