喷管特性实验指导书

一、喷管特性实验指导书-实验目的
1.验证并进一步对喷管（guǎn）中气流基本（běn）规律的理解（jiě）。牢固树立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念。
2.掌握喷管（guǎn）实验装置的实验原理、实验（yàn）方法（fǎ）和操作步骤，比较熟练地用热工仪表测量压力（负压）、压差及流量。
3.测量并绘制喷管内的压力分布曲线及流量曲线，做出定性的解释。
二、实验（yàn）原理（lǐ）
喷管是一些热工设备的重要部件，这些设备的工作过程和（hé）喷管中气体的流（liú）动过程有密切的关系。实验观（guān）察气流完全膨胀时沿喷（pēn）管（guǎn）各（gè）界面的压力变化，测定流量曲线和临界压力比，可以帮助了解喷管（guǎn）中气体流动现象的基本（běn）特性，并且通过观（guān）察渐缩渐扩喷管中膨胀不足和膨胀过度的现象，还可（kě）进一步了解工作条件对喷管中流动（dòng）过程的影响。

三、实验装置
本实验装置由实验本体（含进气管段、喷管试验段、真空罐及支架等）、真空泵、测量（liàng）仪表等组成，如图1-0所示。测试（shì）系统主要是常规热工（gōng）测量仪表（真空表、U型管压差计）及电子测试系统（传感器、放大器、计算机等），可以手动测量，也可以由计算机自动测量，本实验以手动测量进行。
真空泵运转时（shí），空气自实验本（běn）体的吸气口（kǒu）进入，一次通（tōng）过进气管段、孔板流量计、喷管，最后排至室外。

1-入口段 2-U型管压（yā）差计（jì） 3-孔板流量计 4-喷管试验段 5-真空表（biǎo）6-支撑（chēng）架 7-稳压罐 8、9-调节阀 10-真空泵 11-探（tàn）针自动移动机构 12-探针手（shǒu）动移动机构（手枪） 13-橡胶接管

图1-0 喷管试验设备结构图

喷管轴向截面上的压（yā）力是用直径为1.2mm的不锈钢管制的探针贯通喷管（guǎn），其右端与真（zhēn）空表（biǎo）连通，左端（duān）为自由端（其端部（bù）开口用密封胶封死），在接（jiē）近左端前端的侧面钻有（yǒu）一个0.5mm的引压孔。显然，真空表上显示的数值就是引（yǐn）压孔所在截面的（de）静（jìng）压力。移动探针（实际是移动引压孔），从而达到（dào）测定喷管内各截面（miàn）的压力之目的。
喷管（guǎn）的背压（yā）由固定在排气管（guǎn）段上（shàng）的真空表（biǎo）测定，通（tōng）过喷管的空（kōng）气流量则由孔扳流量（liàng）计及U型管压差计（jì）测（cè）定。
四、操作步骤
1. 装上所（suǒ）需的喷管（渐缩喷管或缩放喷管），用“坐标校准（zhǔn）器”调好“位移坐标扳”的基准位置。
2. 打开罐前调节阀，将（jiāng）真空泵的飞轮盘车1~2转，一切正常后，全开罐后（hòu）调节阀，打开冷却水阀。然后启动真空泵（bèng）。
3. 测量轴向压力分布。计（jì）算机显示的（de）不同位置的压力分布（bù）见图1-1。
3.1手动测量部（bù）分（fèn）
3.1.1 用罐前的调节阀调节背压至（zhì）一定（dìng）值（见真（zhēn）空表读数），并记下该数值。
3.1.2转（zhuǎn）动手枪，使测压探针向出口方向移动。每移动一定距离（一般约2~3mm）便（biàn）停一下，记下该测点的坐标位置及相应的压力值，一直测至喷管出（chū）口之处。于是便得到一条（tiáo）在这一背压下喷管的压力分布曲线。
3.1.3 若要作若（ruò）干条压力分布（bù）曲线，只要改变其背压值并重复步骤1~2即可。
3.2软件测量部分
3.2.1 计算机进入测量“压（yā）力位移曲线”界面，按（àn）下电极行进开关按钮，使“位移指示指针”对准“位移（yí）坐标板”的零刻度（dù）。

图1-1 压力--位（wèi）移曲线

3.2.2 开启真空泵，调整（zhěng）罐前的调节阀，使喷管的背压为某个值。按下数据采（cǎi）集开关，这时，压力位移曲线会随（suí）着电机（jī）的行进渐渐的在计算机屏幕中显（xiǎn）示出来，同时，还会显示当前的（de）位移与（yǔ）负压值。当水平位移值达到50毫米时，电机会自动停止，并给出相应的提示。
3.2.3 若按下“保存数据（jù）”按钮（niǔ），整条曲线数据将会保（bǎo）存起（qǐ）来。
3.2.4 若按下（xià）“暂存曲线”按钮，整条曲线会被暂存起来，这样做的目的是为了在同一坐标（biāo）下显（xiǎn）示多条曲线。
3.2.5 若按下“制作报告”按钮，当前的所有的实验参数和测量数据将会在EXCEL显示（shì）出来，同时还会把测量曲线给（gěi）EXCEL，结（jié）果（guǒ）见图1-2。

图1-2 坐标点的生成

3.2.6 若调整罐前的调节阀，改变喷管的背压（yā）值，重复以上步骤，便可得到一组位移压力曲线见图1-1。
4.压力流（liú）量曲线（xiàn）测试
4.1手动测量部分
4.1.1 把测压探针的引压孔移至出口截面（miàn）之（zhī）外，打开罐后调节阀，关闭罐前调节阀，启动真空泵。
4.1.2 用罐前调节阀调背压，每变化（huà）20~30mmHg便停顿一下，同（tóng）时（shí）将背压值和U型（xíng）管压差（chà）计的读书记（jì）下来。当背压升到某一值时，U型管（guǎn）压差计的液柱便不再变化（即（jí）流量已达到了最大值）。此后尽管不断的提高背压，但U型管压差计的液柱仍保持不变，这时再测2~3点，至此，流（liú）量测量即（jí）可结束。渐缩喷管和缩放喷管的流量曲线见图1-3。

图1-3 压力流量曲线

4.2软件测量部分
4.2.1 计算机进入测量“压力流量曲线”界面。按下电机进行开关（guān）按钮，将“位移指示指针”移至“位移坐标板”大约40毫米（mǐ）刻度处。
4.2.2 逐渐关闭罐后的压力（lì）调节阀，按下数据采集开关，这时，压力（lì）流量曲线会随着压力调（diào）节阀渐渐的关闭在计算机屏幕中显示出来，同时，还会显示（shì）当前的压差（chà）值与流量值。
4.2.3 当罐后的压力调节阀彻底关闭时，屏幕上会显示一条完整的压（yā）力流量曲线。结果参见图1-3。
打开罐前调节阀，关闭（bì）罐后调节阀，让真空罐充气；3分钟后关闭真空泵，立即打开（kāi）罐后调节阀，让真空泵充气（qì）（防（fáng）止回油）；最后关闭冷（lěng）却水阀门。

表1-1 位移压力表

位移x	0mm	5mm	10mm	15mm	20mm	25mm	30mm	35mm	40mm	45mm
表1
表2
p/p₁

表1-2 压力流量表

表1
表（biǎo）2

六、实验报告
1.以测压探针（zhēn）孔在喷管内的位置（x）为横坐标，以p/p₁为纵坐标，绘制（zhì）不同背压喷管内压力分布曲线。
2.以压力比p_b/p₁为横坐标，流量

为纵坐（zuò）标，绘（huì）制流量曲线。
3.根据条件计算喷管最大流量的理论（lùn）值，并与实验值比较。

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