Laval fúvóka
Supersonikai sebesség W> Wz. kapható egy fúvókában, amely egy kúpos és bővítő részből áll. Az ilyen fúvókát Laval fúvókának nevezik alkotójának nevével (1.
A konvergáló rész felgyorsítja a szubszonikus gázáramlást.
A Hugoniot-egyenletnek megfelelően, a szűkületben a gáz a kritikus szakaszban a legszűkebb szakaszban felgyorsulhat a kritikus sebességre. A bővülő résznél a gáz további felfutását a szuperszonikus sebességekre kell növelni. A konvergáló részben lévő gáz áramlása ugyanazokkal a törvényekkel jár, mint egy egyszerű fúvókában.
A Laval fúvóka működési módja
P1 = Pa (atmoszferikus nyomás) esetén nincs gázmozgás. A növekvő P1-gyel a fúvóka előtt a teljes fúvóka mentén zajló sebességek szubszonikusak, vagyis a növekvő rész sebességének csökkenése és a nyomás növekedése.
A fúvóka előtti nyomás további növekedése azt eredményezi, hogy a gázsebesség magasabb lesz, mint a torok mögötti hangerő és a nyomáscsökkenés.
A P1 elegendően magas értékénél a nyomás elegendő ahhoz, hogy a fúvóka nyomása fokozatosan kisimítsa a légköri nyomást. Egy folyamatos nyomásesés mellett a sebesség folyamatosan növekszik. Az a rendszer, amelyben egy szuperszonikus fúvóka folyamatos nyomáscsökkenésen megy keresztül a P1-től Pa-ig, a tervezési nyomásnak nevezik. Egy adott fúvóka esetében csak egyetlen jelentés van. ahol a tervezési módban működik, és P2 = Pa.
Azok a módok, amelyekben a relatív nyomás túl magas ahhoz, hogy a szuperszonikus sebességet biztosítsuk, éppen a nem számláló elnevezésű levágó fúvóka, és az ilyen üzemmódokban működő fúvókák túl vannak terjesztve.
Általában a Laval fúvóka kúpos és bővülő része kúpos. A kúpok konjugációját úgy kell lekerekíteni, hogy a keresztmetszet kritikus legyen. A szűkítés központi szöge nem szignifikáns, és általában 60-90 0. A bővítő rész nyitási szöge 8-12 0.
A Laval fúvókákat olyan módon számítják ki, hogy a legszűkebb szakaszban lévő sebesség kritikus, és a táguló részében meghaladja a hangsebességet, fokozatosan növekszik, amikor megközelíti a fúvóka kimenetét. Ha a fúvóka kritikus szakaszában a sebesség fcr. kevésbé lesz kritikus, akkor a bővülő részében csökken, de nem növekszik, vagyis megváltozik, csakúgy, mint a közönséges fúvókában.
A Laval fúvókában a Ra kritikus szakaszában a nyomás kiegyenlítése (csökkenése) nem a fúvóka mögött, hanem a fúvóka táguló részén van, és a kipufogógáz sebességének növekedésével jár. Ennek megfelelően nő a sugár kinetikus energiája, amelyet a hasznos munka javítására használnak. Ez a Laval fúvóka előnye egy közönséges fúvóka előtt.
A maximális hasznos energiát akkor érik el, ha a Laval fúvóka táguló részének hossza nem nagyobb, és nem kevesebb, mint a nyomás teljes kiegyenlítéséhez (csökkentéséhez).
Ha ez a feltétel nem teljesül, akkor csökken a Laval fúvóka használatának hatékonysága. A Laval fúvóka átfolyási jellemzői:
Szekcióterület, m 2
A Laval fúvókákat széles körben használják a kohászat területén, például az oxigén lándzsainak átalakításához.