Истечение газов и паров (1979)

Кадры хроники 1900 года.

Юго-Восточная Азия, крестьяне ногами крутят водяное колесо оросительной системы.

Житель Океании забирается на пальму собрать кокосы.

Рикша в Китае.

Крестьянин пашет конным плугом в России.

Изобретатель хочет взлететь на устройстве с крыльями.

Остановившаяся ветряная мельница.

Детали парового механизма.

Хроника 1900 года.

Первый автомобиль.

Соревнования первых автомобилей.

Мультфильм, поясняющий работу камеры внутреннего сгорания.

Поршневой механизм.

Автомобиль показывает трюки на стадионе.

Турбина.

Первая ракета.

Понятие теории истечения газов и паров.

Эта теория необходима для расчета проточной части турбин, компрессоров, реактивных двигателей и ракет.

Космический корабль.

Превращение тепловой энергии в кинетическую подчиняется первому закону термодинамики.

Формулы первого закона термодинамики.

Мультфильм, поясняющий зависимость скорости выхода газа из сопла от давления газа на входе и выходе.

Возможный диапазон перепада давления.

Закон профилирования сопла.

Уравнение неразрывности.

Уравнение закона профилирования при течении несжимаемой среды.

В этом случае ускорение рабочего тела всегда требует уменьшение сечения канала, сопло всегда суживающееся.

Формула расхода газа в обычной, дифференциальной форме.

По этой формуле видно, что характер изменения сечения зависит от того, какой параметр будет изменяться сильнее скорость или удельный объем.

В первом случае закон профилирования будет таким же как для несжимаемой жидкости, а во втором случае для ускорения газа требуется расширение канала.

Книга Л. Гумилевского, в которой рассказывается про шведского инженера Карла де-Лаваля, который установил, что скорость и расход пара через суживающееся сопло, при уменьшении перепада давлений, увеличиваются только до некоторого значения перепада, а в дальнейшем остаются постоянными.

Портрет Карла де-Лаваля.

Рисунок комбинированного сопла, позволившую непрерывно увеличивать скорость истечения пара.

Сопло Лаваля.

Выяснение общих условий профилирования сопел при обратимом, адиабатном истечении приводит к дифференциальному уравнению.

Уравнение.

При дозвуковом течении газа сопло должно быть суживающимся.

При сверхзвуковом течении - расширяющимся.

Для непрерывного перехода через скорость звука сопло должно быть комбинированным.

Камни падают в воду.

Мультфильм, показывающий возмущение неподвижной и подвижной воды от падения камня.

Аналогично обстоит дело с распространением малых возмущений в газе, проходящих со скоростью звука.

Сигнал о падении давления за соплом, распространяющийся во все стороны со скоростью звука геометрически складывается со скоростью истечения.

Если, а-с (где а -скорость звука, с-скорость потока) больше 0, то сигнал входит в сопло и течение ускоряется в связи с уменьшившимся перепадом давления.

Мультфильм, поясняющий это явление.

Когда перепад давления достигает критического значения, сигнал не проходит через узкое сечение сопла и скорость на выходе остается постоянной, равной местной скорости звука.

Графическая зависимость скорости истечения и массового расхода газа от перепада давления.

Опыт по истечению воздуха из суживающегося сопла.

Для достижения скорости истечения газа больше критической необходимо начать увеличивать сечение сопла.

Формулы, подтверждающие такой эффект.

Формула максимального расхода газа.

Мультфильм, рассматривающий работу комбинированного сопла.

Работа сопла Лаваля снятое в приборе Теплера.

Сопла космического корабля.

Старт ракеты.