Transcript 空气在喷管中流动性能的测定

西安建筑科技大学环境与市政工程学院
空气在喷管中流动性能的测定
指导教师： 严双志
实验目的

通过实验，巩固并加深对临界状态、临界压力、背压、初压、最
大流量等概念的理解；


巩固和验证有关喷管基本理论，掌握不同形式喷管的机理；
掌握不同形式的喷管中，各截面上流速、压力及流量随背压的变
化规律：

综合掌握气流在喷管中流速、流量、压力等参数的测试方法。
实验内容

观察不同工况下气流沿喷管各截面的压力变化，着重观察临界压力和最大流
量现象；

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
一组p—x曲线；分别比较临界压力 pc 的计算值与实验值；观察和记录 pc 出
现在喷管中的位置；

测定不同工况时,气流在喷管中的流量 m ；绘制 m— pb曲线；

比较最大流量 Mmax 的计算值和实验值，确定临界压力pc ；

通过理论计算，绘制出理论上的 m — pb 曲线和p—x曲线，并与所测定的
m—pb 曲线和p—x曲线相比较，分析异同点及原因。
实验方案确定
请同学们思考
并回答下列问题

渐缩和缩放喷管出口截面压力 p2与背压 pb之间有何关系？

何谓喷管的临界状态？临界压力 Pc 如何确定？渐缩喷管的出口截面压力
p2 能降到临界压力pc以下吗？缩放喷管的 p2能降到 pc以下吗？渐缩和缩
放喷管的临界压力 pc 各出现的位置在何处？

沿着气流在渐缩和缩放喷管的流动方向，其各截面上的压力、流速、温
度如何变化？

喷管中各截面的气流流量相同吗？如果喷管的背压下降，其中流量是否
会不断地增大？在入口初压不变的条件下，喷管中的流量随背压的变化
规律如何？
实验装置
示意图
1、进气管
2、空气吸入口
3、孔板流量计
4、U 形管压差计
5、喷管
6、三轮支架
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
实验装置
实验方案
依据在稳定流动中，任何截面上质量流量都相等，且不随时间变化的原
理。结合前面的问题以及实验的目的和内容，思考并确定自己的实验方案，
制作实验测试数据记录表，实验用工质为空气。
注意

喷中的流量可利用流过孔扳流量计和辅助的 U 型管压差计读出并计算
获得；

喷管各截面上的压力可利用测压探针插入喷管内进行测量，探针连接至
可移动标准真空表，其移动可通过手轮螺杆机构实现；

背压可通过安装在真空罐前后的背压调节阀调节；

一台 1401 型真空泵能同时带两台实验台对渐缩喷管和缩放喷管作全工
况观测，即对渐缩喷管可以进行超临界、临界和亚临界三种工况，对缩
放喷管进行超设计、设计和亚设计等多种工况。
实验数据整理
 因进气管中气流速度很低，在最大流量时，其数量级是 1 m/s ，所
以可以近似认为初压p1和初温 tl 即是气流的总压和总温。初温tl等于大
气温度 ta ，初压 p1略低于大气压pa，可按下式计算：
 孔板流量计流量的计算公式为：
 喷管的重要特征参数
它在真空表上的读数应为：
实验报告
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简述实验原理与过程；

各种数据的原始记录；

实验结果整理后的数据，包括最大流量mmax 、临界压力 pc 以及
p-X曲线、 m-pb 曲线，分析实验值与计算值，分析测定曲线与函
数记录仪绘制曲线异同点及其产生原因；

通过实验的收获体会及对实验的改进意见。