Сопло лаваля своими руками

Сопло Лаваля

Сопло Лаваля.

Сопло Лаваля — газовый канал особого профиля, разгоняющий проходящий по нему газовый поток до сверхзвуковых скоростей. Сопло представляет собой канал, сужающийся в середине.

Описание сопла Лаваля:

Сопло Лаваля — газовый канал особого профиля, разгоняющий проходящий по нему газовый поток до сверхзвуковых скоростей. Сопло представляет собой канал, сужающийся в середине. В простейшем случае такое сопло может состоять из пары усечённых конусов, сопряжённых узкими концами.

Феномен ускорения газа до сверхзвуковых скоростей в сопле Лаваля был обнаружен в конце XIX в. экспериментальным путём. Сопло было впервые предложено в 1890 г. шведским изобретателем Густафом де Лавалем для паровых турбин, а потому и названо по имени его изобретателя. Затем в 1913 г. Р. Годдардом подана заявка на изобретение на применение сопла Лаваля в двухступенчатой твердотопливной ракете . В настоящее время сопло Лаваля широко используется на некоторых типах паровых турбин, в ракетных двигателях и сверхзвуковых реактивных авиационных двигателях .

Позже это явление – ускорение газа до сверхзвуковых скоростей нашло теоретическое объяснение в рамках газовой динамики и соответствующих газодинамических расчетов.

Принцип работы сопла Лаваля:

Ниже на иллюстрации показана работа сопла Лаваля.

По мере движения газа по соплу, его абсолютная температура Т и давление Р снижаются, а скорость V возрастает. Внутренняя энергия газа преобразуется в кинетическую энергию его направленного движения. КПД этого преобразования в некоторых случаях (например, в соплах современных ракетных двигателей) может превышать 70 %. М – число Маха (скорость звука).

На сужающемся, докритическом участке сопла движение газа происходит с дозвуковыми скоростями (М 1).

Суживающая часть сопла называется конфузором, а расширяющая – диффузором. Диффузор по длине всегда больше конфузора. Иногда длина диффузора превышает длину конфузора в 250 раз. Удлинение диффузора способствует увеличению скорости истечения газа из сопла, а соответственно и тяги.

© Фото //www.pexels.com, //pixabay.com, //ru.wikipedia.org/wiki/Сопло_Лаваля

скорость истечения расчет работа истечение из сопла лаваля
сопло лаваля принцип работы чертеж купить температура для воздуха своими руками формулы для воды калькулятор википедия размеры

Востребованные технологии

• Программа искусственного интеллекта ЭЛИС (20 703)
• Мотор-колесо Дуюнова (14 148)
• Гидротаран – самодействующий энергонезависимый водяной насос (13 066)
• Природный газ, свойства, химический состав, добыча и применение (10 932)
• Метан, получение, свойства, химические реакции (9 657)
• Пропилен (пропен), получение, свойства, химические реакции (8 056)
• Звездная батарея на гетероэлектриках (7 436)
• Вторая пятилетка 1933-1937 гг. (7 208)
• Первая пятилетка 1928 – 1932 гг. (6 598)
• Графен, его производство, свойства и применение (6 128)
• Целлюлоза, свойства, получение и применение (6 068)
• Бутан, получение, свойства, химические реакции (6 041)
• Фуллерен, его производство, свойства и применение (5 987)
• Каучук, свойства и характеристики, получение и применение (5 789)
• Этан, получение, свойства, химические реакции (5 488)

Поиск технологий

О чём данный сайт?

Настоящий сайт посвящен авторским научным разработкам в области экономики и научной идее осуществления Второй индустриализации России.

Он включает в себя:
– экономику Второй индустриализации России,
– теорию, методологию и инструментарий инновационного развития – осуществления Второй индустриализации России,
– организационный механизм осуществления Второй индустриализации России,
– справочник прорывных технологий.

Мы не продаем товары, технологии и пр. производителей и изобретателей! Необходимо обращаться к ним напрямую!

Мы проводим переговоры с производителями и изобретателями отечественных прорывных технологий и даем рекомендации по их использованию.

Осуществление Второй индустриализации России базируется на качественно новой научной основе (теории, методологии и инструментарии), разработанной авторами сайта.

Конечным результатом Второй индустриализации России является повышение благосостояния каждого члена общества: рядового человека, предприятия и государства.

Вторая индустриализация России есть совокупность научно-технических и иных инновационных идей, проектов и разработок, имеющих возможность быть широко реализованными в практике хозяйственной деятельности в короткие сроки (3-5 лет), которые обеспечат качественно новое прогрессивное развитие общества в предстоящие 50-75 лет.

Та из стран, которая первой осуществит этот комплексный прорыв – Россия, станет лидером в мировом сообществе и останется недосягаемой для других стран на века.

Техника — молодёжи 2002-09, страница 12

маживается, а затем на участке «Д» опять разгоняется.

Так как сопла Лаваля 1 и 2 между собой соединены герметично, а критическое сечение 4 чуть больше критического сечения 3, полость 10 вакуу-мируется. В результате на участке ВС реализуется значительно больший перепад давления, чем расчетный (то есть от компрессора), и мы имеем приращение энергии за счет вакуума на участке «В». На соседнем участке «Г» кинетическая энергия переходит в энергию давления заторможенного потока, но уже с дополнительной энергией вакуума.

По идее эту энергию можно увеличить более, чем в 30 раз! Мои расчеты приведены в трех авторских свидетельствах на изобретения (в советские времена их так просто, как нынче, не выдавали).

Но самое главное в другом Можно спокойно отсоединить компрессор

Принципиальная схема вакуумно-энергетической установки Н. Шестеренке. Цифрами обозначены: 1 и 2 — сопла Лаваля; 3 и 4 — критические сечения; 5 — входное сечение; 6 — выходное сечение; 7— сечение наибольшего расширения; 8 — сечение расчетного расширения сверхзвукового потока газа; 9 — условная граница течения расчетного сверхзвукового потока газа; Ю — вакуумируемая полость за счет эжекции; А — дозвуковая часть сопла Лаваля 1; Б — сверхзвуковая расчетная часть сопла Лаваля 1; В — приращение энергии за счет ваку-умирования полости 10; Г — участок торможения гиперзвукового потока; Д — участок вторичного разгона потока газа; PC — расчетное сопло Лаваля; ВС — вакуумируемое сопло Лаваля 1.

от входного сечения 5, открыв его. Воздух через него станет засасываться сам, и разгон потока будет происходить бесконечно долго. Это возможно потому, что критическое сечение 3 является звуковым барьером для возмущений давления, а критическое сечение 4 заперто для возмущений гиперзвуковои струей. Вакуумируемая полость 10 обеспечивает постоянный перепад давления между окружающей атмосферой и вакуумом, создавая этим гиперзвуковой поток на участке ВС.

ВЭУ-Ш можно использовать в качестве прямоточного двигателя или

соплового аппарата в турбоуста-новках. Энергия же вакуума бесплатна, экологически чиста, и ей нет предела. Н. Шестеренко, инженер, Москва

ИЗ ПИСЕМ В «КОМИССИОНКУ»

Я ИЗОБРЕЛ ПРИВОД для веломобиля, лодки, мускулолета и т.п. В нем отсутствуют такие детали, как звездочки, цепи и механизмы переключения скоростей

Передача усилия осуществляется посредством троса, который делает несколько витков вокруг барабанов, которые закреплены на одном валу с обгонными муфтами и передают вращение втулкам на ведомых валах, вращающих колеса. Втулки эти перемещаются вдоль оси, и за счет того, что обгонные муфты спарены, осуществляется реверс Трос приводится в действие рычагами (применен рычаг Архимеда), которые толкает водитель. Амплитуда колебаний рычагов не фиксирована, и отсутствуют мертвые точки.

Рычаги выполнены так, что позволяют тросу перемещаться вдоль них — этим достигается возможность бесступенчато плавно регулировать передаточное число относительно барабанов за счет изменения длины троса, накручиваемого на них. Барабаны могут сделать от одного оборота до 4 — 6, в зависимости от усилия на педалях, обеспечивая легкий разгон, преодоление подъемов и достаточную скорость на равнинных участках.

Еще одно достоинство моего привода — это возможность передачи усилий под любым углом относительно транспортного средства, будь то лодка, коляска или вертолет.

Имеются чертежи деталей, которые необходимо выполнить в металле, тщательно продумана вся кинематика устройства, но на изготовление нет ни времени, ни средств.

Пишу в надежде, что с помощью «Комиссионки» смогу найти тех, кто захочет сделать описанный привод на долевых условиях. □

Ю. Антипов, г. Гатчина Ленинградской обл.

И ВСЕ-ТАКИ ОНА ВЕРТИТСЯ (Обзор писем на вечную тему)

Это я не о нашей матушке-Земле, а о «вечном двигателе», подпитываемом энергией изобретательской мысли. На протяжении всех времен, пока она вертится, народные умельцы с завидным упорством придумывают «вечня-ки», как алхимики — «получают» золото из свинца.

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 9 2 0 0 2

В «Комиссионку» постоянно приходят письма с «готовыми» решениями. Что только не придумает русский человек, чтобы, как говорят, пальцем не пошевелив, пронестись мимо односельчан с ветерком, сидя на теплой печи и лузгая семечки.

Не тратьте, мужики, драгоценное время на хоть и красивые, но все же утопии. Изобретайте реальные вещи, например, колеса и велосипеды, так как их можно придумать великое множество Кстати, я получил патент на велосипед, который легко трансформируется в хозяйственную сумку.

Теперь о концепции «вечняка». Двигатель, будь то внешнего или внутреннего сгорания, электрический или какой другой, — всего лишь трансформатор энергии, то есть инструмент для превращения любых видов энергии в механическую работу. Отсюда следует, что, в случае отсутствия самого предмета, я имею в виду изначальную энергию, трансформировать будет просто нечего, а значит, на выходе механическая работа будет равна нулю

Эллочке-людоедке я мог бы объяснить вышесказанное, приведя простой пример. Допустим, готовый продукт, который вы хотите получить, — кильки в консервной банке. На транспортере, еще не закатанная, жестяная банка (в случае двигателя — это топливо) поступает на автомат (в нашем случае двигатель), осуществляющий ее запечатывание, после чего вы имеете готовый продукт — вожделенную закуску (в нашем случае механическую работу). Однако, если не закатанные банки на автомат не поступают, смело кладите зубы на полку, то есть механической работы вам не видать, как собственных ушей. Кстати сказать, скатерть-самобранка и есть настоящий сказочный вечный двигатель. Ведь она без всяких затрат может произвести любое количество консервных банок с килькой.

Владимир Кудрестенко из пос. Виноградный Краснодарского края предлагает проект электрической машины Сразу хочу отметить: в связи с тем, что его детище не имеет внешних источников питания, она однозначно претендует на «вечный двигатель». Суть его предложения сводится к следующему: «. Электрическая машина состоит из трех элементов: 1 — якорь синхронного электродвигателя постоянного тока; 2 — промежуточный статор-ротор, который является статором электромотора и одновременно ротором генератора, свободно вращающегося на подшипниках между якорем и статором генератора; 3 — статор генератора неподвижный Суть работы синхронный электродвигатель постоянного тока может работать под большими нагрузками и на разных оборотах. Нужно только, чтобы щетки электромотора вращались вместе с промежуточным статором, тогда якорь можно будет тормозить до полной остановки. При этом статор-ротор будет вращаться быст

Пиротехника

Меню навигации

Пользовательские ссылки

Информация о пользователе

Сообщений 1 страница 30 из 168

Поделиться12007-12-08 19:25:48

• Автор: Sasha
• Заблокирован
• Зарегистрирован: 2007-08-05
• Приглашений: 0
• Сообщений: 719
• Уважение: [+0/-0]
• Позитив: [+0/-0]
• Возраст: 32 [1987-06-16]
• ICQ: 491821757
• Провел на форуме:
  Не определено
• Последний визит:
  2011-09-29 14:18:25

Сопло — неотъемлемая часть некоторых пиротехнических фигур (В основном ракеты и фонтагы), расскажу поподробней про различные технологии их изготовления

1 самое простое сопло
для многих фигур (мелкие в основном маленькие ракеты, маленькие снаряды ) делается простой перетяжкой бумажной гильзы, очень хорошие результаты.

Плюсы
легко изготавливается
не требует дополнительных материалов и сушки
никогда не выбивает.
Минусы
тяжело делать на крупных гильзах
толстостенные фигуры фиг перетянешь
протирается вылетающими искрами

2 сопло из гипса
Замешивается гипс, чаще всего на воде иногда с добавкой клея, и вмазывается в изделие когда гипс становится рассыпчатым, вмазываэтся с небольшой притрамбовкой, так оно надежней держится и все
такое, сопло или заглушку можно сделать на абсолютно любую фигуру, благо гипс стоит 10 рублей в строительном магазине , после высыхания легко сверлится сверлом нужного диаметра.

Плюсы
очень просто делается
любой диаметр, любая тощина
неплохо держится, и слабо прогарает
удобно запечатывать изделия типа «шлаг» или «взрыв пакет» или снаряды, в котороых трамбовать нежелательно, иначе сильно страмбуется порох и плохо сдетонирует.
Минусы
Гипс влажный и от этого нужно очень часто сушить изделия, а такие вещества как нитрат калия +сера+алюминий или магний начинают выделять сероводород и это очень плохо может закончиться чтобы избежать этого в состав добавляют 1-2% борной кислоты, или другой состав типа нитрат аммония+алюминька после увлажнения могут самопроизвольно воспламениться, если их сушить на батарее, еще много составов которые непроизвольно самовоспламеняются от попадания влаги.
недосушенные сопла выбиваются всегда(проверено неоднократно)

3 Аналогично делаются сопла из клея ПВА + цемент
Диагноз тот же, плюсы и минусы что и у гипсовых

4 Металлические
Ну как бы сказать точнее, большинству людей установка на большое количество пиротехнических изделий это дороговато выйдет
и еще если устанавливаются металлическое сопло то и нужно устанавливать металлический корпус а это еще затруднительней и если например ракета такая упадет без системы спасения на голову или крышу авто то придется вести разборки по этому поводу.

Плюсы
очень прочные, не растачиваются вылетающими частицами
выдерживают любое давление
Минусы
дорогостоящие и трудно доступные простым людям
тяжелые(если еще и металлический корпус)
опасность осколочного взрыва и поражения осколками людей в большом радиусе(пусть небольшая но всеже есть)

5 ну наконец то добрались до моих любимых глиняных
Способ изготовления необычайно прост:
берется глина(обязательно сухая) размалывается, ну хотя бы заворачиваем в тряпку и бъем молотком по ней до состояния песка далее на подставку одеваем нужную гильзу засыпаем глину и трамбуем набойником(по набойнику бъем молотком)

нужны набойники, подставка, и шпильки(диаметра такого какое нужно сопла)

вот сопло из спрессованной глины для ракеты(ЗЫ диаметр внутренний гильзы 20мм , диаметр сопла 7,5 мм толщина 2 см)

это тоже ракетное такое же

самое лучшее и температуру держит и сидит намертво и не прогарает одни плюсы
а вот для фонтана(ЗЫ гильза внутренний диаметр 20мм диаметр сопла 5 мм толшина 2см)

Отредактировано Sasha (2007-12-10 07:34:46)

Сверхзвуковое сопло шестеренко

Владельцы патента RU 2574788:

Сопло предназначено для разгона газодинамического потока до сверхзвуковых скоростей. Сопло содержит сужающуюся часть, критическое сечение и расширяющуюся часть, при этом между критическим сечением и расширяющейся частью имеется зазор, сообщенный с полостью. Технический результат — уменьшение расхода энергии. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройствам разгона газодинамического (сжимаемого) потока до сверхзвуковых скоростей в различных отраслях техники (для пескоструек, пылесосов, уловителей частиц аэрозоля, фазовых разделителе и пр. бытовой техники).

Известно сверхзвуковое сопло, содержащее сужающуюся часть, критическое сечение и расширяющуюся часть

(Н.А. Шестеренко. «Сопла и насадки Николая Шестеренко. Получение энергии из среды. Новое поколение летательных аппаратов и технологического оборудования. М., Издательство БЕЛЫЙ БЕРЕГ,» 009 г.).

Недостатком прототипа является то, что он для работы требует на входе в сопло большое давление газа.

Известен насадок, состоящий из герметично соединенных между собой сопел, причем первое сужающееся сопло введено коаксиально в сопло Лаваля с образованием между ними эжекторно вакуумируемой полости

(Н.А. Шестеренко. Патент RU 2206409 С2).

Недостатком аналога является то, что зазор между сужающимся соплом и сужающейся частью сопла Лаваля не является оптимальным для создания в полости максимального разрежения, так как критическое сечение сопла Лаваля должно быть больше критического сечения сужающегося сопла, но при этом сопло Лаваля в сторону своего критического сечения тоже сужается. В результате это все не дает максимального эффекта действия волн разрежения на критическое сечение сужающегося сопла. Недостатком также является то, что насадок состоит из нескольких сопел, что делает конструкцию большой и тяжелой, а также требует сверх точной настройки по геометрическим параметрам для каждого вида газодинамического потока.

Целью изобретения является снижение энергетических затрат и расширение применения сверхзвуковых сопел в бытовой и другой технике.

Цель достигается следующим образом:

1. Сверхзвуковое сопло для разгона газодинамического потока до сверхзвуковых скоростей, содержащее сужающуюся часть, критическое сечение и расширяющуюся часть, отличающееся тем, что между критическим сечением и расширяющейся частью имеется зазор, сообщенный с полостью, причем передняя кромка расширяющейся части от области движения потока смещена в сторону полости.

2. Сверхзвуковое сопло по п. 1, отличающееся тем, что кромка расширяющейся части в зазоре установлена вровень критическому сечению.

3. Сверхзвуковое сопло по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что расширяющаяся часть разделена не менее чем одним зазором, сообщенным с дополнительной полостью.

4. Сверхзвуковое сопло по п. 3, отличающееся тем, что не менее чем одна расширяющаяся часть за зазором смещена назад по ходу потока в сторону дополнительной полости.

ПРЕДЛАГАЕМОЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНО НА ФИГ. 1, 2, 3, 4 и 5.

На фиг. 1 изображено сверхзвуковое сопло, содержащее сужающуюся часть 1 с критическим сечением 2 и расширяющуюся часть 3. Сопло может быть выполнено как щелевое, так и выполнено в виде тела вращения. При этом их сечения одинаково выглядят на фиг. 1.

На фиг. 2 расширяющаяся часть имеет вид вогнутого козырька 4.

На фиг. 3 расширяющаяся часть имеет вид выпуклого козырька 5. На фиг. 3 изображен только щелевой вариант сопла.

На фиг. 4 расширяющаяся часть имеет вид выпуклого козырька 6.

Сверхзвуковое сопло, изображенное на фиг. 4, может быть выполнено как щелевое сопло, так и выполнено в виде тела вращения. При этом их сечения одинаково выглядят на фиг. 4.

На фиг. 5 изображен только щелевой вариант сопла.

На фиг. 1 между сужающейся частью 1 с критическим сечением 2 и расширяющейся частью 3 имеется фиксированный зазор 7, сообщенный с полостью 8, которая образована сужающейся частью 1, расширяющейся частью 3 и стенкой 9. На других фигурах расширяющаяся часть обозначена другими цифрами. При оптимальном размере «А» зазора 7 его фиксация осуществляется либо жесткой стенкой 9, либо другим способом.

При сдвиге сужающейся части 3 вперед от плоскости «ПЛ.», совмещенной с критическим сечением 2, даже на очень маленькое расстояние часть потока попадет в зазор 7 и в полость 8, создав этим в зазоре 7 за счет вибраций выходящего потока из полости 8 и входящих потоков в зазор 7 «эффект свиста» (так устроены свистки).

Тогда говорить об эжекторном вакуумировании зазора 7 и полости 8 не приходится.

Чтобы избежать подобного, необходимо, чтобы критическое сечение 2 было в одной плоскости «Пл.» с передней кромкой расширяющейся части 3 (это наилучшее положение) или находилось максимально близко к ней. Если критическое сечение 2 чуть введено в расширяющуюся часть (т.е. передняя кромка расширяющейся части 3 чуть сдвинута назад по ходу потока), имеет место ухудшение эффекта эжекторного вакуумирования полости 8 и ответных волн разрежения (т.к. все газодинамические процессы осуществляются волновыми пульсирующими воздействиями), но срыва в режим «свистка» гарантированно нет. При этом, чтобы эффект был равным, проходная площадь зазора 7 должна во всех случаях оставаться оптимальной и во всех случаях кромка расширяющейся части 3 должна быть смещена в сторону полости 8 от области движения потока, т.е. эта кромка должна быть смещена в «противоположную» сторону от области движения потока.

Проходная площадь (или размер «А») зазора 7 зависит от геометрии образующих его конструктивных элементов (фиг. 1, увеличения «а», «б» и «в»). Перед критическим сечением 2 угол относительно этого сечения и внешней стороны «Б» сужающейся части 1 желательно максимально приблизить к 90 градусам, а лучше даже сделать чуть больше 90 градусов, а передняя кромка «К» расширяющей части 3 максимально должна быть заострена с обратной стороны от потока (фиг. 1, увеличение «а»). Тогда площадь зазора 7 будет максимально приближена к критическому сечению 2, и при установке в одной плоскости «Пл.» критического сечения 2 и передней кромки «К» расширяющейся части 3 получим максимальный эффект воздействия волн разрежения в разгоне дозвукового потока в сужающейся части 1 (фиг. 1, увеличение «а»). Если перед критическим сечением 2 угол внешней стороны сужающейся части 1 с критическим сечением 2 меньше 90 градусов (фиг. 1, увеличения «б» и «в»), то наивысшего эффекта воздействия волн разрежения в разгоне дозвукового потока в сужающейся части 1 можно добиться и при чуть небольшом сдвиге передней кромки «К» расширяющейся части 3 в сторону направления движения потока (фиг. 1, увеличение«б»), однако это положение имеет опасность срыва в режим «свиста» при небольших колебаниях состава газодинамического потока. Для серийных вариантов в этом случае предпочтительна небольшая потеря эффективности, но исключение режима «свиста» и поэтому сужающаяся часть 1 должна входить в расширяющуюся часть 3, т.е. или быть вровень передней кромке «К» расширяющейся части 3 (критическое сечение 2 должно быть вровень плоскости «Пл.»), или даже чуть глубже входить в расширяющуюся часть 3 (фиг. 1, увеличение «в»).

Передняя кромка «К» расширяющейся части 3 от области движения потока смещена в сторону полости 8 на расстояние, примерно, чуть больше размера «А» (следует учитывать еще толщину «Т» сужающейся части 1 около кромки «Кр» критического сечения 2). Возможен вариант, когда эта толщина «Т» сведена у кромки «Кр» на нет, т.е. толщина срезана под острым углом, образуя острие у кромки «Кр» (фиг. 1, увеличение «г». Если кромки «К» и « Кр.» находятся в единой плоскости «Пл.», то смещение кромки «К» от критического сечения «Кр» (или от области прохождения потока) равно величине «А» в сторону полости 8.

На фиг. 5 расширяющаяся часть, выполненная в виде выпуклого козырька, разделена не менее чем одним зазором 10, сообщенным с дополнительной полостью 11. Такие фиксированные зазоры могут быть и на расширяющейся части 3 (не показаны).

Волны разрежения, идущие из зазора 10, способствуют лучшему «прилипанию» потока к участку 12 при повороте по закону Прантля-Майера.

Здесь не менее чем одна расширяющаяся часть разделена не менее чем одним фиксированным зазором, сообщенным с дополнительной полостью, причем каждый предыдущий участок расширяющейся части входит с этим фиксированным зазором в каждый последующий участок расширяющейся части, чтобы гарантированно обеспечить эффект эжекторного вакуумирования зазора и дополнительной полости. Все это относится и ко всем вариантам расширяющейся части сопла.

На всех чертежах пунктиром 13 условно показана граница газодинамического потока.

Все фиксированные зазоры делаются оптимального размера для создания наивысшего эффекта вакуумирования зазоров и полостей, что способствует наибольшему снижению перепада давления в сопле для вывода потока на сверхзвуковой режим.

ПРЕДЛАГАЕМОЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ.

Источником давления подается газодинамический поток в сужающуюся часть 1. За критическим сечением 2 поток попадает в расширяющуюся часть. За счет эффекта эжекции зазор 7 и полость 8 вакуумируются. Волны разрежения в газовой среде распространяются во все стороны со скоростью звука. Если перепад давления в сужающейся части 1 не достаточен для создания сверхзвукового потока в сопле, то волны разрежения, идущие со скоростью звука от зазора 7, проникают через критическое сечение 2 в сужающуюся часть 1, вызывая этим ускорение потока, а это приводит, в свою очередь, к увеличению эффекта эжекции и усилению вакуума в зазоре 7 и полости 8. Это, в свою очередь, усиливает воздействие волн разрежения через критическое сечение 2 на поток, идущий в сужающейся части 1. Когда в критическом сечении 2 поток, идущий через сужающуюся часть 1, достигнет скорости звука, т.е. объемный расход через критическое сечение 2 станет критическим, волны разрежения перестанут проникать через критическое сечение 2 в сужающуюся часть 1. Эти волны разрежения за критическим сечением 2 станут создавать условия возникновения сверхзвукового потока с лучшим «прилипанием» этого потока к образующей поверхности расширяющейся части сопла. Таким образом газодинамический поток выйдет на сверхзвуковую скорость при меньшем перепаде давления по сравнению с известными сверхзвуковыми соплами. Что значительно снижает энергетические затраты. Это способствует расширению применения сверхзвуковых сопел в различных отраслях техники. По сравнению с прототипом (с насадком по патенту RU 2206409 С2) выход на рабочий режим обеспечивается со значительно меньшим перепадом давления, т.к. оптимизируется зазор 7 за счет уменьшения его до необходимой величины, способствующей наивысшему вакуумированию полости 8.

В насадке (по патенту RU 2206409 С2) этого обеспечить невозможно, т.к. между частью сопла Лаваля сужающейся в сторону его критического сечения, которое обязательно должно быть больше критического сечения (определяющего расход) сужающегося сопла, и этим сужающимся соплом создать оптимальный зазор из-за их «геометрий» просто не представляется возможным.

Расширяющаяся часть сопла может иметь разные по геометрии образующие поверхности, но они являются «традиционными» для сверхзвуковых сопел.

Так на фиг. 1 расширяющаяся часть 3 геометрически выполнена в виде «обечайки». Сверхзвуковое сопло на фиг. 1 симметрично относительно оси и может быть выполнено как в виде тела вращения, так и в виде щелевого сопла. Все фигуры являются схемами конструкций, и их не стоит путать с рабочими чертежами.

Это сопло может быть применено для пескоструйки.

Сверхзвуковые сопла, изображенные на фиг. 2, 3, 4 и 5, могут быть применены для фазовых разделителей и пылеуловителей, когда сверхзвуковой поток изменяет направление, а частички аэрозоля и жидкость вылетают из потока по инерции за пределы потока.

Технический эффект заключается в том, что уменьшается необходимый перепад давления, чтобы получить сверхзвуковой поток. Значит, уменьшаются расходы энергии и расширяется область применения сверхзвуковых сопел.

1. Сверхзвуковое сопло для разгона газодинамического потока до сверхзвуковых скоростей, содержащее сужающуюся часть, критическое сечение и расширяющуюся часть, отличающееся тем, что между критическим сечением и расширяющейся частью имеется зазор, сообщенный с полостью.

2. Сверхзвуковое сопло по п. 1, отличающееся тем, что кромка расширяющейся части в зазоре установлена вровень критическому сечению.

3. Сверхзвуковое сопло по п. 1 или 2, отличающееся тем, что расширяющаяся часть разделена не менее чем одной щелью, сообщенной с дополнительной полостью.

4. Сверхзвуковое сопло по п. 3, отличающееся тем, что не менее чем одна расширяющаяся часть за щелью смещена в сторону полости.

5. Сверхзвуковое сопло по п. 1, отличающееся тем, что кромка расширяющейся части в зазоре смещена в сторону полости.

6. Сверхзвуковое сопло по п. 5, отличающееся тем, что расширяющаяся часть разделена не менее чем одной щелью, сообщенной с дополнительной полостью.

7. Сверхзвуковое сопло по п. 6, отличающееся тем, что не менее чем одна расширяющаяся часть за щелью смещена в сторону полости.

сверхзвуковое сопло для вскипающей жидкости

Изобретение относится к струйной технике и используется в устройствах для разгона различных сред с формированием однородного двухфазного потока среды. Сверхзвуковое сопло для вскипающей жидкости содержит входной сужающийся и выходной расширяющийся по ходу среды участки, между которыми расположено минимальное сечение сопла, при этом образующая начальной части расширяющегося участка сопла имеет вогнутую по отношению к оси сопла форму кривой, плавно переходящей в выпуклую по отношению к оси сопла форму в сечении сопла, в котором скорость потока равна локальной скорости звука. Технический результат — снижение гидравлических потерь в процессе преобразования потока жидкости в газожидкостной поток и повышение эффективности преобразования в сопле тепловой энергии в механическую работу. 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2420674

Изобретение относится к струйной технике, в частности к устройствам для разгона различных сред с формированием однородного двухфазного потока среды.

Известно сопло в виде сужающе-расширяющегося канала для создания сверхзвукового потока путем пропускания рабочей среды через этот канал под воздействием продольного перепада давления между входом и выходом канала (Соркин Р.Е. Газотермодинамика ракетных двигателей на твердом топливе. — М.: Наука, 1967, с.60-63).

Указанное сопло не позволяет эффективно преобразовать энергию давления в кинетическую энергию потока смеси сред, особенно в том случае, когда на вход в сверхзвуковое сопло подается жидкость, а двухфазная среда образуется при ее вскипании за счет снижения давления внутри сопла ниже давления насыщения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сверхзвуковое сопло для вскипающей жидкости, содержащее входной сужающийся и выходной расширяющийся по ходу среды участки, между которыми расположено минимальное сечение сопла (SU 1268867 А1, МПК F22B 3/04, 1986).

Известное сопло позволяет преобразовывать поток жидкости в двухфазный парожидкостной поток. Однако использование установленного внутри сопла парогенерирующего элемента приводит к усложнению конструкции сопла и увеличению гидравлических потерь в проточной части сопла и не оптимизирует работу сопла, оставляя профиль его в расходящейся части профилем сопла Лаваля.

Задачей настоящего изобретения является снижение гидравлических потерь в процессе преобразования потока жидкости в газожидкостной поток и повышение эффективности преобразования в сопле тепловой энергии в механическую работу.

Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении эффективности преобразования энергии давления в кинетическую энергию двухфазного газожидкостного потока среды.

Решение указанной задачи достигается тем, что в сверхзвуковом сопле для вскипающей жидкости, содержащем входной сужающийся и выходной расширяющийся по ходу среды участки, между которыми расположено минимальное сечение сопла, в соответствии с настоящим изобретением, образующая начальной части расширяющегося участка сопла имеет вогнутую по отношению к оси сопла форму кривой, плавно переходящей в выпуклую по отношению к оси сопла форму в сечении сопла, в котором скорость потока равна локальной скорости звука. Другими словами (что математически более определенно), вторая производная образующей начальной части расширяющегося участка сопла по длине последнего имеет отрицательное значение, в сечении сопла, в котором скорость потока равна локальной скорости звука, эта производная равна нулю, а после этого сечения данная производная имеет положительное значение.

В настоящем описании в дальнейшем под «критическим» сечением сопла понимается сечение, в котором скорость потока равна локальной скорости звука, а не минимальное сечение сопла.

Предпочтительно, чтобы текущий диаметр D_S (м) в любом поперечном сечении сопла в зависимости от текущего давления P (кг/м 2 ) среды в этом сечении составлял

G_s — заданный массовый расход жидкости через сопло, кг/с;

— плотность среды в текущем сечении сопла, кг/м 3 ;

W — скорость среды в текущем сечении сопла, м/с;

а диаметр D_s1 (м) «критического» сечения сопла составлял

G_кр — удельный критический расход среды (кг/с), определяемый из соотношения

g_кp= _кpa_p, где

_кр — плотность среды в «критическом» сечении сопла, кг/м 3 ;

а_p — критическая скорость потока (м/с), равная скорости звука, определяемой из соотношения

k_p — показатель адиабаты для текущего сечения сопла.

Кроме того, при условии, что движущаяся в сопле однородная двухфазная смесь представляет собой туманообразную среду, размеры частиц которой меньше длины их свободного пробега, а взаимодействие этих частиц является упругим, показатель адиабаты k_p определен из соотношения