From Vikipediya Jump to navigationJump to search

Газнинг оқиб чиқиш тезлиги ва сарфи

Газнинг оқиб чиқиш тезлиги газнинг соплога киришдаги ҳолатига ва чиқишдаги р₂ босимига боғлиқ бўлади. Газнинг соплодан оқиб чиқиш тезлигини билган ҳолда соплонинг чиқиш тезлигидан чиқаётган газнинг бир секунддаги массавий сарфи m ни ушбу формуладан аниқлаш мумкин:

бу ерда f – соплонинг чиқиш кесими юзаси;
w – оқиб чиқиш тезлиги;
v₂ – чиқиш кесимидаги газнинг солиштирма ҳажми.
Адиабатик жараён учун:

У ҳолда идеал газнинг бир секунддаги массавий сарфи:

ёки

Идеал газнинг бир секунддаги массавий сарфи чиқиш кесимининг юзасига, газнинг бошланьич ҳолатига ва кенгайиш даражасига боғлиқдир.
(7.14) – формуладан кўриниб турибдики, газнинг сарфи m р₂/р₁ нисбатга боғлиқдир. Агар р₁=р₂, яъни р₂/р₁=1 деб қабул қилсак, у ҳолда (7.14) формулага кўра газ сарфи нолга тенг бўлади. Ъақиқатан ҳам р₁=р₂ да босимлар фарқи бўлмайди ва оқиб чиқиш жараёнининг бўлиши мумкин эмас. Агар (7.14) формулага р₂/р₁ нинг қйиматини 0 дан 1 га қадар кетма-кет қўйиб борсак, газ сарфининг ўзгариши 7.3-расмда кўрсатилган эгри чизиқ билан тасвирланади.


7.3-расм.


АК эгри чизиқдан кўриниб турибдики, р₂/р₁ нисбатни камайиши билан газ сарфи ортади ва р₂/р₁=_қ бўлганда m максимумга эришади. (р₂0,5р₁).
р₂/р₁ нисбат янада камайганда (7.14) формулага кўра газ сарфи КД эгри чизиқ бўйича камайиши, р₂/р₁=0 да (тўла вакуум), р₂=0 да эса газ сарфи нолга тенг бўлиши керак. (В нуқта). Хақиқатда эса р₂/р₁ нисбат камайганида газ сарфи ортиб максимумга етади ва газ чиқиб кетаётган муҳитда босимнинг камайишидан қатoи назар, ўзгармас бўлиб қолади (КД чизиқ).
Демак, _к<р₂/р₁<1 учун тажриба натижалари (7.14) тенгламага мос келади, О<р₂/р₁<_к ҳолда улар фарқ қилади.
Буни оқиб чиқиш жараёнининг физикавий табиатини текшириш йўли билан тушунтириш мумкин. _к<р₂/р₁<1 да сопло оьзидаги босим ташқи муҳитдаги босимнинг ўзгаришига мувофиқ тарзда ўзгаради. Бу ҳодиса газнинг сопло каналидаги оқиш тезлиги товуш тезлигига етгунга қадар давом этиши мумкин.
О<р₂/р₁к да оқиб чиқиш тезлиги товуш тезлигига тенг бўлиб қолади, бунда қўзьалиш теварак муҳитдан сопло ичкарисига узатилмайди ва муҳитда босимнинг кейинги камайиши соплонинг чиқиш кесимида босимнинг пасайишига олиб келмайди.
Бу босим газнинг сопло орқали максимал сарф бўлишига мувофиқ келади. Бундай босим критик босим дейилади ва р_кр билан белгиланади. У кўрсатилган кесимдаги мумкин бўлган энг паст босим бўлиб, тахминан 0,5 р₁ га тенг. Бунда р₂/р₁=р_кр/р₁ нисбат ҳам ўзгармаслигича қолади.
Бу нисбат оқиб чиқишдаги босимларнинг критик нисбати дейилади ва _кр билан белгиланади.
Шундай қилиб,
р_кр/р₁=_кр
Босимлар критик нисбатларининг аниқ қийматини қуйидагича топиш мумкин.
Юқорида айтиб ўтлганидек, р/р₁=_к да газ сарфи m максимум бўлади. (7.14) тенгламада ўзгарувчан катталик қуйидагидир:

Шунинг учун максимумни топиш учун шу катталикни биринчи ҳосиласини олиб нолга тенглаштирамиз, р₂/р₁ катталикни ҳосилани нолга айлантирадиган қиймати эса _к бўлади.

бундан

Босимларнинг критик нуқтаси фақат адиабата кўрсаткичи к га, яъни газнинг табиатига боғлиқ.

Бир атомли галар учун к=1,66 ва _кр=0,49;
Икки атомли газлар учун к=1,40 ва _кр=0,528;
Уч атомли газлар учун к=1,30 ва _кр=0,546
Тўйинган қуруқ буғ учун к=1,135 ва _кр=0,577.
Шундай қилиб, бошланьич босим р₁ нинг қиймати қанчалик катта бўлмасин ёки газ оқиб чиқаётган муҳитдаги охирги босим р₂ қанчалик кам бўлмасин, газнинг сопло оьзидаги критик босим унинг бошланьич босимининг ярмидан кам бўлиши мумкин эмас.
газнинг максимал сарфи газнинг бошланьич ҳолатига, чиқиш кесимнинг юзасига ва газнинг табиатига, яъни адиабата кўрсаткичига боғлиқ экан.
Газнинг ички энергиясидан тўла фойдаланиш учун сопло ташқарисида товуш тезлигидан юқори тезлик ҳосил қилиш зарур бўлади. Бу мақсадда Лавалp соплоси дейиладиган комбинациялашган сопло ишлатилади. 7.4-расмда Лавалp соплосининг схемаси ва газ босимининг оқиб чиқиш тезлигига боғлиқ ҳолда ўзгариш графиги кўрсатилган.


7.4-расм

Биринчи қисми торайиб борадиган (диаметри d мин) қисми товуш тезлигигача сопло, иккинчи қисми - кенгайиб борадиган қисми (диаметри Д) эса товуш тезлигидан юқори сопло сифатида ишлайди.
Тажрибалар шуни кўрсатадики, соплонинг кенгайиб борадиган қисмининг конуслик бурчаги =8-12 бўлиши керак. Конуслик бурчаги бундан катталашиб кетса, оқим сопло деворидан узилиб қолиши мумкин, бу эса қайтмас исрофларни кескин кўпайтириб юборади.
Газ соплодан оқиб чиқаётганида адиабатик кенгаяди. Бунда унинг босими ва температураси пасаяди, оқиб чиқиш тезлиги эса ортади.
Соплонинг энг кичик кесимида критик босим р_к ва товушнинг муҳитдаги тезлигига тенг критик тезлик w_к қарор топади. Соплонинг кенгайиб борадиган қисмидан ўтишида газ яна кенгаяди, босим р_к дан р_г гача пасаяди ва тезлиги товушнинг муҳитдаги тезлигидан катта бўлиб қолади .
Оьиз томони кенгайиб борадиган сопло ишлатиш, оқиб чиқиш тезлигини босимлар фарқидан тўла фойдаланиш ҳисобига ошириш имконини беради.