14-13. Измерение расхода при сверхкритическом отношении давлений

Для измерения расхода пара или газа при сверхкритическом отношении давлений применяют стандартное сопло. Рассмотрим, как изменяется расход пара или газа через сопло в зависимости изменения При этом будем полагать, что давление перед соплом остается неизменным, а за соплом принимает различные значения. Как видно из графика, приведенного на рис. 14-13-1, при уменьшении отношения вследствие увеличения перепада давления расход увеличивается и при значении несколько большем половины, достигает максимума

Рис. 14-13-1. Изменение расхода через сопло в зависимости от

При дальнейшем увеличении перепада давления или понижении давления а вместе с тем и отношения расход не изменяется и остается постоянным.

Отношение давлений, при котором расход пара или газа через сопло становится максимальным, носит название критического отношения и обозначается а давление соответствующее ему, называется критическим давлением. Скорость среды, соответствующую а вместе с тем называют критической скоростью, которая равна скорости звука в этой среде.

Это явление можно объяснить следующим образом. При понижении давления от до давление за соплом создает равное ему давление в начале цилиндрической части сопла, т. е. понижение давления обусловливает понижение давления в начале

цилиндрической части сопла и вследствие этого расход возрастает, этом расход увеличивается до тех пор, пока давление в начале цилиндрической части сопла не примет некоторого вполне определенного для данного случая значения Понижение давления среды за соплом ниже не вызывает уменьшения давления в начале цилиндрической части сопла, и оно остается равным Сечение цилиндрической части, в котором давление принимает критическое значение

называется критическим сечением сопла.

Уравнения (14-1-19) и (14-1-20) могут быть использованы и для определения расхода пара или газа при сверхкритическом отношении давлений, если подразумевать в них под давлением критическое давление Подставляя в уравнения (14-1-19) и (14-1-20) значение получаем после соответствующих преобразований:

где с — приведенный коэффициент, равный:

абсолютное давление перед соплом,

Значения критического отношения давлений для стандартного сопла в зависимости от показателя адиабаты приведены в табл, 14-13-1,

Таблица 14-13-1 (см. скан) Значения критического отношения давлений для стандартного сопла

На рис. 14-13-2 приведены значения безразмерного коэффициента с для в зависимости от Этот график показывает, что коэффициент с вначале увеличивается и при значении несколько большем половины, достигает своего максимума. При дальнейшем понижении отношения коэффициент с не изменяется.

При как видно из рис. 14-13-2, значение Подставив это значение с в уравнение (14-13-1), получим формулу для определения расхода перегретого пара,

при сверхкритическом отношении давлении:

При значение для Подставив в уравнение (14-13-2) значение c = 0,481, получим формулу для определения расхода газа,

Рис. 14-13-2. Приведенный коэффициент с нормального сопла для

Таким образом, при измерении расхода перегретого пара или газа следует различать два случая измерения.

Первый случай когда расход пара или газа определяется по формулам (14-1-19) и (14-1-20). В этом случае необходимо знать перепад давления в стандартном сопле и плотность пара или газа перед сужающим устройством.

Второй случай когда расход пара или газа при определяют по формулам (14-13-3) и (14-13-4). Для этого случая необходимо знать давление и плотность пара или газа перед стандартным соплом,