Решение. Вычислим термодинамические свойства ацетилена как многоатомного газа ( ):

Вычислим термодинамические свойства ацетилена как многоатомного газа ():

Для определения типа сопла, необходимого для обеспечения максимальной скорости истечения, сравним заданное отношение давлений за и перед соплом с критическим

В этом случае следует выбрать комбинированное сопло Лаваля.

Теоретическая скорость истечения газа из сопла согласно уравнению (9.3) будет равна

Критическая скорость истечения согласно (9.5):

Массовый расход газа в стационарном режиме одинаков в любом поперечном сечении сопла, т. е.

Учтя, что процесс течения газа в сопле адиабатный, найдем удельные объемы на выходе из сопла и в минимальном сечении:

Тогда теоретический массовый расход ацетилена

Площадь выходного сечения сопла без учета потерь на трение

Действительная скорость истечения согласно (9.15) будет равна

Действительная температура потока на выходе из сопла может быть вычислена в соответствии с определением коэффициента потерь энергии (9.16):

Тогда

где

Число Маха находится как отношение скорости потока в каком-либо сечении к скорости звука в том же сечении.

Скорость звука на выходе из сопла вычисляется в соответствии с (9.6):

Тогда число Маха

Действительный удельный объем ацетилена на выходе из сопла

Действительный массовый расход ацетилена

Повышение энтропии потока, вызванное необратимостью течения, может быть вычислено с помощью замены реального необратимого процесса адиабатического течения 1–2_д двумя последовательно осуществляемыми обратимыми процессами адиабатического расширения 1–2 и изобарного нагрева 2–2_д (рис. 9.4). Имеем

Рис. 9.4. К задаче 9.7

9.8. Водяной пар с давлением р ₁ = 50 бар и температурой t ₁ = 600 ^оС истекает в среду с давлением р ₀ = 1 бар. Расход газа через сопло составляет 5 кг/с. Выбрать тип сопла, найти скорость истечения и геометрические размеры сопла (диаметры минимального и выходного сечений).