噴管實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
1.驗(yàn)證并進(jìn)一步對(duì)噴管中氣流基本規(guī)律的理解。牢固樹立臨界壓力、臨界流速和最大流量等噴管臨界參數(shù)的概念。
2.掌握噴管實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法和操作步驟，比較熟練地用熱工儀表測(cè)量壓力（負(fù)壓）、壓差及流量。
3.測(cè)量并繪制噴管內(nèi)的壓力分布曲線及流量曲線，做出定性的解釋。
二、實(shí)驗(yàn)原理
噴管是一些熱工設(shè)備的重要部件，這些設(shè)備的工作過程和噴管中氣體的流動(dòng)過程有密切的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)觀察氣流完全膨脹時(shí)沿噴管各界面的壓力變化，測(cè)定流量曲線和臨界壓力比，可以幫助了解噴管中氣體流動(dòng)現(xiàn)象的基本特性，并且通過觀察漸縮漸擴(kuò)噴管中膨脹不足和膨脹過度的現(xiàn)象，還可進(jìn)一步了解工作條件對(duì)噴管中流動(dòng)過程的影響。
三、實(shí)驗(yàn)裝置
本實(shí)驗(yàn)裝置由實(shí)驗(yàn)本體（含進(jìn)氣管段、噴管試驗(yàn)段、真空罐及支架等）、真空泵、測(cè)量?jī)x表等組成，如圖1-0所示。測(cè)試系統(tǒng)主要是常規(guī)熱工測(cè)量?jī)x表（真空表、U型管壓差計(jì)）及電子測(cè)試系統(tǒng)（傳感器、放大器、計(jì)算機(jī)等），可以手動(dòng)測(cè)量，也可以由計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量，本實(shí)驗(yàn)以手動(dòng)測(cè)量進(jìn)行。
真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，空氣自實(shí)驗(yàn)本體的吸氣口進(jìn)入，一次通過進(jìn)氣管段、孔板流量計(jì)、噴管，最后排至室外。
圖1-0 噴管試驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖
噴管軸向截面上的壓力是用直徑為1.2mm的不銹鋼管制的探針貫通噴管，其右端與真空表連通，左端為自由端（其端部開口用密封膠封死），在接近左端前端的側(cè)面鉆有一個(gè)0.5mm的引壓孔。顯然，真空表上顯示的數(shù)值就是引壓孔所在截面的靜壓力。移動(dòng)探針（實(shí)際是移動(dòng)引壓孔），從而達(dá)到測(cè)定噴管內(nèi)各截面的壓力之目的。噴管的背壓由固定在排氣管段上的真空表測(cè)定，通過噴管的空氣流量則由孔扳流量計(jì)及U型管壓差計(jì)測(cè)定。
四、操作步驟
1. 裝上所需的噴管（漸縮噴管或縮放噴管），用“坐標(biāo)校準(zhǔn)器”調(diào)好“位移坐標(biāo)扳”的基準(zhǔn)位置。
2. 打開罐前調(diào)節(jié)閥，將真空泵的飛輪盤車1~2轉(zhuǎn)，一切正常后，全開罐后調(diào)節(jié)閥，打開冷卻水閥。然后啟動(dòng)真空泵。
3. 測(cè)量軸向壓力分布。計(jì)算機(jī)顯示的不同位置的壓力分布見圖1-1。
3.1手動(dòng)測(cè)量部分
3.1.1 用罐前的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)背壓至一定值（見真空表讀數(shù)），并記下該數(shù)值。
3.1.2轉(zhuǎn)動(dòng)手槍，使測(cè)壓探針向出口方向移動(dòng)。每移動(dòng)一定距離（一般約2~3mm）便停一下，記下該測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置及相應(yīng)的壓力值，一直測(cè)至噴管出口之處。于是便得到一條在這一背壓下噴管的壓力分布曲線。
3.1.3 若要作若干條壓力分布曲線，只要改變其背壓值并重復(fù)步驟1~2即可。
3.2軟件測(cè)量部分
3.2.1 計(jì)算機(jī)進(jìn)入測(cè)量“壓力位移曲線”界面，按下電極行進(jìn)開關(guān)按鈕，使“位移指示指針”對(duì)準(zhǔn)“位移坐標(biāo)板”的零刻度。
圖1-1 壓力--位移曲線
3.2.3 若按下“保存數(shù)據(jù)”按鈕，整條曲線數(shù)據(jù)將會(huì)保存起來。
3.2.4 若按下“暫存曲線”按鈕，整條曲線會(huì)被暫存起來，這樣做的目的是為了在同一坐標(biāo)下顯示多條曲線。
3.2.5 若按下“制作報(bào)告”按鈕，當(dāng)前的所有的實(shí)驗(yàn)參數(shù)和測(cè)量數(shù)據(jù)將會(huì)在EXCEL顯示出來，同時(shí)還會(huì)把測(cè)量曲線給EXCEL，結(jié)果見圖1-2。
圖1-2 坐標(biāo)點(diǎn)的生成
4.壓力流量曲線測(cè)試
4.1手動(dòng)測(cè)量部分
4.1.1 把測(cè)壓探針的引壓孔移至出口截面之外，打開罐后調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉罐前調(diào)節(jié)閥，啟動(dòng)真空泵。
4.1.2 用罐前調(diào)節(jié)閥調(diào)背壓，每變化20~30mmHg便停頓一下，同時(shí)將背壓值和U型管壓差計(jì)的讀書記下來。當(dāng)背壓升到某一值時(shí)，U型管壓差計(jì)的液柱便不再變化（即流量已達(dá)到了最大值）。此后盡管不斷的提高背壓，但U型管壓差計(jì)的液柱仍保持不變，這時(shí)再測(cè)2~3點(diǎn)，至此，流量測(cè)量即可結(jié)束。漸縮噴管和縮放噴管的流量曲線見圖1-3。
圖1-3 壓力流量曲線
4.2.1 計(jì)算機(jī)進(jìn)入測(cè)量“壓力流量曲線”界面。按下電機(jī)進(jìn)行開關(guān)按鈕，將“位移指示指針”移至“位移坐標(biāo)板”大約40毫米刻度處。
4.2.2 逐漸關(guān)閉罐后的壓力調(diào)節(jié)閥，按下數(shù)據(jù)采集開關(guān)，這時(shí)，壓力流量曲線會(huì)隨著壓力調(diào)節(jié)閥漸漸的關(guān)閉在計(jì)算機(jī)屏幕中顯示出來，同時(shí)，還會(huì)顯示當(dāng)前的壓差值與流量值。
4.2.3 當(dāng)罐后的壓力調(diào)節(jié)閥徹底關(guān)閉時(shí)，屏幕上會(huì)顯示一條完整的壓力流量曲線。結(jié)果參見圖1-3。
打開罐前調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉罐后調(diào)節(jié)閥，讓真空罐充氣；3分鐘后關(guān)閉真空泵，立即打開罐后調(diào)節(jié)閥，讓真空泵充氣（防止回油）；最后關(guān)閉冷卻水閥門。
表1-1 位移壓力表
| 位移x | 0mm | 5mm | 10mm | 15mm | 20mm | 25mm | 30mm | 35mm | 40mm | 45mm |
| 表1 | ||||||||||
| 表2 | ||||||||||
| p/p1 |
| 表1 | ||||||||||
| 表2 | ||||||||||
 |
1.以測(cè)壓探針孔在噴管內(nèi)的位置（x）為橫坐標(biāo)，以p/p1為縱坐標(biāo)，繪制不同背壓噴管內(nèi)壓力分布曲線。
2.以壓力比pb/p1為橫坐標(biāo)，流量
為縱坐標(biāo)，繪制流量曲線。3.根據(jù)條件計(jì)算噴管最大流量的理論值，并與實(shí)驗(yàn)值比較。