《工程热力学》喷管特性实验实验指导书

《工程热力学》实验指导书喷管特性实验一、实验目的1、验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，树立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念；2、比较熟练地掌握用热工仪表测量压力（负压）、压差及流量的方法；3、明确在渐缩喷管中，其出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量。二、实验装置喷管实验台1.进气管 2.空气吸气口 3.孔板流量计 4.U 形管压差计 5.喷管 6.支架 7.测压探压针 8.可移动真空表9.手轮螺杆机构 10.背压真空表 11.背压用调节阀 12.真空罐 13.软管接头渐缩喷管三、实验原理1、喷管中气流的基本规律dAA =( M 2−1) dcc ， 来流速度 M <1，喷管为渐缩喷管(dA<0).2、气流动的临界概念当某一截面的流速达到当地音速（亦称临界速度）时，该截面上的压力称为临界压力（ pc ）。临界压力与喷管初压（ p1）之比称为临界压力比，有：γ= pcp1当渐缩喷管出口处气流速度达到音速，通过喷管的气体流量便达到了最大值（mmax ），或称为临界流量。可由下式确定：mmax=Amin√2kk+1(2k+1)2k−1⋅p1ν1 式中：Amin—最小截面积（本实验台的最小截面积为：19.625 mm2）。3、气体在喷管中的流动渐缩喷管因受几何条件(dA<0)的限制，气体流速只能等于或低于音速（C≤a ）；出口截面的压力只能高于或等于临界压力（p2≥pc ）；通过喷管的流量只能等于或小于最大流量（mmax ）。根据不同的背压（pb ）， 渐缩喷管可分为三种工况：A—亚临界工况（pb> pc ），此时 mpcB—临界工况（pb=pc ），此时 m=mmax , p2=pb=pcC—超临界工况（pb< pc ），此时 m¿mmax , p2=pc> pb四、操作步骤1、用“坐标校准器”调好“位移坐标板”的基准位置；2、打开罐前的调节阀，将真空泵的飞轮盘车一至二圈。一切正常后，全开罐后调节阀，打开冷却水阀门。而后启动真空泵；3、测量轴向压力分布：用罐前调节阀调节背压至一定值（见真空表读数），并记录；然后转动手轮，使测压探针向出口方向移动。每移动 5mm 便停顿下来，记录该点的位置及相应的压力值，一直测至喷管出口之外；4、流量的测量：把测压探针的引压孔移至出口截面之外，打开罐后调节阀，关闭罐前调节阀，启动真空泵，然后用罐前调节阀调节背压，每次改变 50mmHg 柱，稳定后记录背压值和 U 形管差压计的读数。当背压升高到某一值时，U 形管差压计的液柱便不再变化（即流量达到了最大...