工程热力学喷管实验
喷管实验报告
喷管实验报告引言部分：喷管实验是流体力学中的一项重要实验，通过研究流体在高速喷射过程中的运动规律以及与环境的相互作用，可以深入理解流体动力学的几个基本理论，具有重要的理论和实际意义。
本报告将围绕喷管实验的原理、实验装置以及实验结果进行详细阐述。
实验原理部分：喷管实验原理是基于质量守恒和动量定律。
当流体经过喷嘴进入收敛段后，由于截面积的逐渐减小，流速随之增加，由质量守恒定律可得，流速增加时，单位时间内通过截面积减小的流体质量将增加。
而根据动量定律，当流速增加时，单位时间内通过截面积减小的液体流体动量将增加，因此在流体加速过程中会产生一个向前的推力。
实验装置部分：喷管实验通常采用液压驱动的流体，实验装置由电机、水箱、管道、喷嘴等组成。
水箱内充满流体，通过电机驱动水泵将流体压入管道中，经过喷嘴形成射流，喷嘴的形状和尺寸是影响喷管性能的关键因素之一。
实验装置需要保证流体的连续性和稳定性，同时要确保实验环境的安全性，防止流体泄漏。
实验结果与分析部分：实验结果的测量主要包括压强、流速和出口截面积等参数，通过这些参数可以计算出流体的密度、流量等相关物理量。
在实验中，我们观察到随着流速的增加，喷管的射程逐渐增加，并且水柱呈现出下弯曲的形状。
这表明射流在高速下受到了很大的阻力，这种阻力主要来自于空气摩擦力和涡流损失。
实验结果还显示，喷管的射程与流速之间呈现非线性关系，这与实验装置中存在的一些非理想因素有关。
结论部分：通过喷管实验，我们深入理解并验证了流体力学的一些基本理论。
实验结果显示，喷管的射程受到多种因素的影响，包括流速、喷嘴形状和环境条件等。
同时，喷管实验还提醒我们，在实际应用中，需要考虑流体与环境的相互作用，以及非理想因素对实验结果的影响。
在逐步完善实验装置的基础上，我们可以进一步研究流体力学领域中的更多问题，为工程应用提供有力支持。
总结：喷管实验作为流体力学的基础实验，为我们理解流体的运动规律和相互作用提供了重要参考。
喷管实验实验报告思考题
喷管实验实验报告思考题
喷管实验是一个与流体力学相关的实验，以下是一些在撰写实验报告时可能需要考虑的问题：
1. 实验原理：喷管实验的原理是基于流体力学中的伯努利定理，即在一个流体系统中，任意一点的速度、压强、密度和位置等参数满足一定的关系。
在喷管实验中，我们需要观察流体在喷管内的流动情况，并通过测量喷管出口的流速、压强等参数来验证伯努利定理的正确性。
2. 实验设备：在进行喷管实验时，需要使用到一些实验设备，如喷管、压力计、流速计等。
在实验报告中，需要对这些设备进行简要的介绍，并说明它们在实验中的作用和精度。
3. 实验步骤：在进行喷管实验时，需要按照一定的步骤进行操作，以获得准确的实验结果。
在实验报告中，需要详细描述实验步骤，包括喷管的设计、流体的选择、测量过程的描述等。
4. 实验结果分析：在实验报告中，需要对实验结果进行分析和解释。
可以通过图表或者数据来展示实验结果，并利用伯努利定理对实验结果进行理论分析，以验证实验的正确性。
5. 误差分析：在进行喷管实验时，由于各种因素的影响，可能会导致实验结果存在误差。
在实验报告中，需要对这些误差进行分析和评估，并说明其对实验结果的影响。
6. 结论与总结：在实验报告中，需要对实验结果进行总结和概括，并说明实验对于验证伯努利定理的重要性和意义。
同时，也需要指出实验中存在的不足和需要改进的地方。
7. 建议与展望：在实验报告中，可以提出一些针对实验的改进建议和未来展望，以进一步优化实验方法和提高实验精度。
总之，在撰写喷管实验报告时，需要对实验原理、设备、步骤、结果分析、误差分析、结论和总结以及建议和展望进行全面的考虑和阐述。
喷管实验报告
喷管实验报告一、实验目的1、巩固和验证气流在喷管中流动的基本理论。
2、了解气流在喷管流动中的压力、流量的变化规律及测试方法。
3、加深对临界状态基本概念的理解。
二、实验原理1、喷管中气体流动的基本规律气体在喷管流动，气流速度c、密度ρ、压力p的变化与截面A的变化及马赫数Ma(速度c与音速a之比)的大小有关。
它们的变化规律如下表。
Ma Madc dx ddxρdpdxdcdxddxρdpdx＜1 ＞0 ＜0 ＜1＜0 ＞0＞1 ＜0 ＞0 ＞1＞0 ＜0Ma=1，即达到临界状态时，便要改用渐扩管，以使气流继续加速到超音速。
2、喷管中的流量m计算气流在喷管中流量m的表达式为：kg/s （1）式中：A 2-出口截面积m 2（本实验台为12.56×10-6）；c 2-出口速度m/s ；p 0-滞止压力Pa ；v 2-出口比容kg/m 3；v 0-滞止比容kg/m 3；p 2-出口压力Pa ；k-绝热指数。
2/(1)0max 222()11k p k m A k k v -=++（4） 3、喷管中的实际流量根据孔板流量计上所显示的压差Δp (在U 型管压差计上读出)。
求得流量m 与压差Δp 的关系表达式为：1.37310m p εβγ-=⋅∆⋅⋅ （5）式中：2()1 2.87310a pp ε-∆=-⋅流速膨胀系数；()0.538273a a p t β=+气态修正系数 ；γ—几何修正系数(标定值0.15)；Δp —U 形管压差计读数2(mm H 0)；p a —大气压pa ；t a —室温℃在实际测试中，由于喷管前装有孔板流量计，将有压力损失。
对本实验台，采用测压探针在0位置时的压力为p 1。
为了消除进口压力改变的影响，在绘制各种曲线时，采用压力比作座标：压力曲线用p/p 1-x ；流量曲线用 b 1m /p p — 三、数据记录与整理压力p x 变化读数（MPa ）（渐缩喷管）室温ta= 大气压力pa=0.1MPa 实验时间 x p v MPa 051015202530350.01测流量的压差计读数（渐缩喷管）室温ta= 大气压力p a=0.1MPa 实验时间mMPa2)mmH omp b=p a-p v压力曲线p/p1-x图（画3条）流量曲线 b 1m /p p —图六、讨论1、分析实验结果2、实验的收获，体会及存在问题3、对实验的改进意见。
工程热力学喷管特性实验
工程热力学喷管特性实验实验报告评分实验题目:喷管特性实验实验目的:验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，建立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念;比较熟练地掌握用热工仪表测量压力(负压)、压差及流量的方法;明确渐缩喷管出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量;明确缩放喷管中的压力可以低于临界压力，流速可高于当地音速，而流量不可能大于最大流量;对喷管中气流的实际复杂过程有所了解，能定性解释激波产生的原因。
实验原理:1(喷管中气流的基本原理a,KPV由连续方程、能量方程和状态方程结合声速公式得:dAdc2,,,M,1,,,,Ac 马赫数M=c/a显然，要使喷管中气流加速，当M<1时，喷管应为渐缩型(dA<0);当气流M>1时，喷管应为渐扩型(dA>0)。
2(气体流动的临界概念喷管中气流的特征是dp<0，dc>0，dv>0，三者之间互相制约。
当某一截面的速度达到当地音速时，气流处于从亚音速变为超音速的转折点，通常称为临界状态。
K2,,K,1,,,,K，1,, 临界压力比，对于空气，,=0.528当渐缩喷管出口处气流速度达到音速或缩放喷管喉部达到音速时，通过喷管的气体流量便达到了最大值，或成临界流量。
可由下式确定:2P2K2,,K,11，m,A,,,maxminK，1K，1V,,1 式中: A—最小截面积(对于渐缩喷管即为出口处的流通截面积;对于缩放喷管即为喉部的面min积。
本实验台的两种喷管最小截面积均为11.44)。
3(气体在喷管中的流动(1)渐缩喷管渐缩喷管因受几何条件(dA<0)的限制。
有式(4)可知:气体流速只能等于或低于音P,P2cC,a速();出口截面的压力只能高于或等于临界压力();通过喷管的流量只能等，，m,mmax于或小于最大流量()。
(2)缩放喷管缩放喷管的喉部dA=0，因而气流可达到音速(c=a);扩大段dA>0，出口截面处的流速可超音速(c>a)，其压力可低于临界压力(P2<Pc)，但因喉部几何尺寸的限制，其流量的，mmax最大值仍为最大流量()。
【VIP专享】实验二 喷管中气体流动特性实验
实验二 喷管中气体流动特性实验一.实验目的喷管是热工设备常用的重要部件，这些设备工作性能的好坏与喷管中气体流动过程有着密切关系。
通过观察气流流经收缩型管道压力的变化，测定临界压力比并计算在亚、超临界工作状态下，各截面的压力比和马赫数等，进一步了解喷管中气流在亚临界、超临界工作状态下的流动特性。
观察在缩扩型喷管中气体流动现象，了解缩扩型喷管前后压力比等于、大于和小于设计压力比条件下，扩张段内气体参数的变化情况。
二.实验原理由工程热力学一元稳定流动连续方程可知，气流的状态参数v （比容）、流速和喷管υ截面积A 的基本关系为： （2—1）0d dA dv A vυυ+-=渐缩喷管气体流经渐缩型管道时，气流速度不断增大，压力P 和温度T 却不断减小。
见图一，υ气体流经喷管的膨胀程度一般用喷管的出口压力P 2和进口压力P 1的比值表示，气体在β渐缩喷管内绝热流动的最大膨胀程度决定于临界压力比c ，即：β （2—2）1121K K c c P P K β-⎛⎫== ⎪+⎝⎭式中：临界压力比c 只和气体的绝热指数K 有关，对于空气K=1.4，从而得到βc =0.528；P c 为气体在渐缩喷管中膨胀所能达到的最低压力，或称临界压力。
β图一 气体经渐缩喷管时压力温度变化曲线气体在渐缩喷管中由P 1膨胀到P 2=P c ，这是最充分的完全膨胀。
对应于临界压力P c ，到临界压力P c。
如图二中线段5所示。
当背压P b大于临界压力P c时，气体在渐缩喷管中由P1膨胀到P2，气体难以充分膨胀，α此时P2=P b，气流流速小于当地的音速。
见图二中曲线2、3、4。
缩扩型喷管或称拉伐尔喷管气体流经缩扩喷管时完全膨胀的程度决定于喷管的出口截面A2和喷管中最小截面积A min的比值。
压力提高并等于背压P b，流出喷管。
见图三曲线2，3。
缩扩型喷管中气流产生激波的位置随着P b的增大而沿着喷管轴线向最小截面移动，当背压P b继续提高时，缩扩型喷管最小截面上的压力也将不再保持临界压力，随背压P b升高而升高，这时气流在喷管渐缩段的膨胀过程也将受背压改变的影响。
工程热力力学实验报告
实验名称：喷管中气体流动特性实验实验日期：2023年11月X日实验地点：XX大学工程热力学实验室实验人员：XXX，XXX，XXX一、实验目的1. 通过实验演示渐缩、缩放形喷管，观察气体的流动特性。
2. 验证并加深对喷管中气流基本规律的理解。
3. 研究临界压力、临界流速和最大流量与喷管结构参数之间的关系。
二、实验原理喷管中气体流动的特性可以通过以下基本方程描述：1. 连续性方程：在稳态流动条件下，流过任意截面的质量流量相等，即：\[ A_1v_1 = A_2v_2 \]其中，\( A_1 \) 和 \( A_2 \) 分别为喷管入口和出口的截面积，\( v_1 \) 和 \( v_2 \) 分别为入口和出口的流速。
2. 伯努利方程：在稳态流动条件下，流过任意截面的总机械能守恒，即：\[ \frac{1}{2}\rho v_1^2 + \rho gh_1 + \frac{p_1}{\rho} =\frac{1}{2}\rho v_2^2 + \rho gh_2 + \frac{p_2}{\rho} \]其中，\( \rho \) 为气体密度，\( g \) 为重力加速度，\( h_1 \) 和\( h_2 \) 分别为入口和出口的位能，\( p_1 \) 和 \( p_2 \) 分别为入口和出口的压力。
3. 临界压力和临界流速：当喷管出口压力等于临界压力时，气体流速达到临界流速。
临界压力和临界流速可以通过以下公式计算：\[ p_{cr} = \frac{2}{\gamma + 1}p_{in} \]\[ v_{cr} = \sqrt{\frac{2(\gamma - 1)}{\gamma + 1}}c \]其中，\( p_{in} \) 为入口压力，\( \gamma \) 为比热比，\( c \) 为音速。
三、实验装置实验装置主要包括以下部分：1. 喷管：渐缩形和缩放形喷管。
2. 气源：高压气瓶。
喷管特性实验之实验报告
喷管特性实验之实验报告一、实验题目：喷管特性实验 二、实验目的1． 验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，建立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念2．比较熟练地掌握用热工仪表测量压力（负压）、压差及流量的方法3．明确渐缩喷管出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量4．明确缩放喷管中的压力可以低于临界压力，流速可高于当地音速，而流量不可能大于最大流量5．对喷管中气流的实际复杂过程有所了解，能定性解释激波产生的原因三、实验原理1．喷管理想流量的确定临界压力Pc 。
临界压力与喷管入口压力P1之比称之为临界压力比：1/P c P =ν。
经推导得到： 112-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=K KK ν （5）对于空气，ν=0.52811121212min max V PK K K K A m ⋅-⎪⎭⎫ ⎝⎛++=& （6）式中： A min —最小截面积（对于渐缩喷管即为出口处的流通截面积；对于缩放喷管即为喉部的截面积。
本实验台的两种喷管最小截面积均为11.44mm 2）。
由于喷管前装有孔板流量计，气流有压力损失。
本实验装置的压力损失为U 型管压差计读数（∆P ）的97%。
因此，喷管入口压力为：10.97a p p p =-∆2．喷管实际流量的确定喷管中的空气流量是通过喷管前的孔板流量计来确定的，计算公式为：νβε⋅⋅⋅∆-⨯=P m410373.1& （Kg/s ） （10）式中：ε—流束膨胀系数；aP P∆-⨯-=210873.21εβ—气态修正系数；β= ν—几何修正系数（约等于1.0） T a —室温（℃） ∆P —U 型管压差计读数（mmH2O ） Pa —大气压力（mbar ）四、实验数据处理一、渐缩喷管 大气压_ 760__ mmHg 表1.压力分布表2.流量曲线二、缩放喷管表3.压力分布表4.流量曲线表5. 根据条件计算的喷管最大流量由计算结果可知，实际最大流量总是比相应的理想最大流量要小，这是空气有粘性的表现。
【建筑工程管理】工程热力学实验指导书
《工程热力学》实验指导书喷管特性实验一、实验目的1、验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，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、比较熟练地掌握用热工仪表测量压力（负压）、压差及流量的方法；3、明确在渐缩喷管中，其出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量。
二、实验装置喷管实验台1.进气管2.空气吸气口3.孔板流量计4.U形管压差计5.喷管6.支架7.测压探压针8.可移动真空表9.手轮螺杆机构10.背压真空表11.背压用调节阀12.真空罐13.软管接头渐缩喷管三、实验原理1、喷管中气流的基本规律，来流速度，喷管为渐缩喷管.2、气流动的临界概念当某一截面的流速达到当地音速（亦称临界速度）时，该截面上的压力称为临界压力（）。
临界压力与喷管初压（）之比称为临界压力比，有：当渐缩喷管出口处气流速度达到音速，通过喷管的气体流量便达到了最大值（），或称为临界流量。
可由下式确定：式中：—最小截面积（本实验台的最小截面积为：19.625 mm2）。
3、气体在喷管中的流动渐缩喷管因受几何条件的限制，气体流速只能等于或低于音速（）；出口截面的压力只能高于或等于临界压力（）；通过喷管的流量只能等于或小于最大流量（）。
根据不同的背压（），渐缩喷管可分为三种工况：A—亚临界工况（），此时m<,B—临界工况（），此时m=,C—超临界工况（），此时m,四、操作步骤1、用“坐标校准器”调好“位移坐标板”的基准位置；2、打开罐前的调节阀，将真空泵的飞轮盘车一至二圈。
一切正常后，全开罐后调节阀，打开冷却水阀门。
而后启动真空泵；3、测量轴向压力分布：用罐前调节阀调节背压至一定值（见真空表读数），并记录；然后转动手轮，使测压探针向出口方向移动。
每移动5mm便停顿下来，记录该点的位置及相应的压力值，一直测至喷管出口之外；4、流量的测量：把测压探针的引压孔移至出口截面之外，打开罐后调节阀，关闭罐前调节阀，启动真空泵，然后用罐前调节阀调节背压，每次改变50mmHg柱，稳定后记录背压值和U形管差压计的读数。
喷管特性实验指导书
《工程热力学》喷管特性实验实验指导书编制：朱天宇肖洪河海大学机电工程学院2006年5月喷管特性实验一、 实验目的1． 验证并进一步对喷管中气流基本规律的理解。
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． 掌握喷管实验装置的实验原理、实验方法和操作步骤，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、 实验原理喷管是一些热工设备的重要部件，这些设备的工作过程和喷管中气体的流动过程有密切的关系。
实验观察气流完全膨胀时沿喷管各界面的压力变化，测定流量曲线和临界压力比，可以帮助了解喷管中气体流动现象的基本特性，并且通过观察渐缩渐扩喷管中膨胀不足和膨胀过度的现象，还可进一步了解工作条件对喷管中流动过程的影响。
（一）收缩喷管出口的流速和流量假设喷管进口的气流参数都用它们对应的滞止参数表示，喷管出口处的气流参数用下标1表示，则喷管中绝能流的能量方程为211012f h c h +=对于比热为常数的理想气体，上式成为211012p f p c T c c T +=引用等熵过程关系式和状态方程（理想气体的γκ=），于是喷管出口的气流速度1f c ==（1-1）可见对于给定的气体，在收缩喷管出口气流未达到临界状态之前，进口的总焓越高，或者出口气流的压强对滞止压强比越小，则出口气流的速度越高。
收缩喷管出口气流速度最高可达当地声速，即出口气流处于临界状态。
通过喷管的质量流量为：1111111()f f m A c A c p q v v p γ==将式（1-1）式代入上式得出m q A = （1-2）m q 是1p 的连续函数，而且当1p =0和10p p =时，m q 都等于零。
由此推论。
在100p p <<的范围内必有m q 的极限值。
为了推求流量的最大值max m q ，取上式对1p 的导数，并令1/0m dq dp =，即1102()1cr p p p γγλ-==+意即1p 等于临界压强cr p 时，收缩喷管的流量达到最大值max m q ，这时喷管出口气流达临界状态11M a =。
工程热力学实验报告
实验一：喷管中气体流动特性实验一、实验目的1.通过演示渐缩、缩放形喷管，观察气流随背压变化而引起的压力和流量变化，绘制喷管各截面压力—轴向位移曲线和流量—背压曲线。
2通过观察渐缩和缩放喷管中膨胀不足和过度膨胀现象，进一部了解工作条件对喷管流动过程的影响。
3学习热工仪表的使用方法。
二、实验原理本实验装置利用真空泵吸气，造成喷管内各个截面及其背压都具有一定的真空度，实现空气在喷管中流动。
通过改变背压，引起喷管中气流的压力和流量发生变化，用函数记录仪绘制出实验曲线，借以达到直观的效果。
三、实验步骤1通过渐缩喷管试验台，绘制压力—位移曲线及流量—背压曲线。
（1）打开真空泵阀门，打开冷却水，转动手轮，使测压针位于喷管进口位置，开启真空泵。
（2）通过真空泵阀门调调节背压（该值由背压真空表读出），使其大于、等于及小于临界压力。
（3）转动手轮，在不同工况下将探针从喷管进口逐步移到喷管之外一段距离，依次记录数据。
2．在缩放喷管试验台上，重复上述步骤。
（1）调节背压，使其大于、等于及小于设计值。
（2）转动手轮，在不同工况下将探针从喷管进口逐步移到喷管之外一段距离，依次记录数据。
在这组数据中，可以看到气流在管内充分膨胀、膨胀不足以及膨胀过度的现象。
而且压力发生突变的位置随背压的提高向最小截面移动。
（3）重复1中（4）步骤，可得不同工况下缩放喷管的流量曲线。
四、实验数据渐缩喷管实验数据因条件限制，实验中未调节背压缩放喷管实验数据实验二：空气定压比热容测定实验一．实验目的1了解空气定压比热容装置的工作原理2.掌握由基本数据计算出定压比热容值和求得定压比热容计算公式的方法3熟悉本实验中测温、测压、测相对湿度、以及测流量的方法。
4分析本实验产生的原因及减少误差的可能途径。
二. 实验装置和原理本装置由风机、流量计、比热仪主体、调压器及功率表等四部分组成，如图2-1所示。
比热仪主体如图2-2所示：1—多层杜瓦瓶，2—电加热器，3—均流网，4—绝缘垫，5—旋流片，6—混流网，7—出口温度计。
工程热力学(喷管)
c22 c22 c22
12
N
h1 h2 h1 h2
2
工程热力学 Thermodynamics 二、第二定律分析
s sg 0 I qmT0sg
s
cp
T2 T1
Rg
ln
p2 p1
s2 s1
理想气体 蒸气
T2 c2 2cp T1 T2 c2
s2 h2 , p2查 h2 c2 c2
1、绝热滞止：气体在绝热流动过程中，因受某种物体的阻碍，或 经扩压管后，气体流速降低为零的过程称为绝热滞止过程。
2、滞止参数：气流速度在绝热滞止过程中滞止为0的状态称 为滞止状态，其状态参数称为滞止参数。
h0
h1
c12 2
T0
T1
c12 2cp
p0
工程热力学 Thermodynamics
工程热力学 Thermodynamics
1、比体积 ：比体积就是单位质量的工质所占的体积。即
v V m3 /kg m
2、压力 ：压力即物理学中的压强，单位是Pa。
绝对压力：p
大气压力：pb
pe ：表压力 pv ：真空度
p pb pe p pb pv
工程热力学 Thermodynamics
三、研究步骤
1、*定熵流动的基本规律； 2、有黏性摩阻的流动。
工程热力学 Thermodynamics
第一节 一维稳定流动的基本方程
一、连续性方程
qm1
qm2
A1c1 v1
A2c2 v2qm NhomakorabeaAc v
const
dA dc dv 0 Ac v
工程热力学 Thermodynamics
解：a) 确定出口压力：
《工程热力学》实验指导书
喷管压力流量变化规律实验一、实验目的1、巩固和验证气流在喷管中流动的基本原理，熟悉不同形式喷管的机理。
2、了解气流在喷管中流速、压力、流量的变化规律及测试方法。
3、加深对临界状态基本概念的理解。
二、实验原理1、喷管中气体流动的基本规律在亚音速等熵流动中，气体在渐缩管里，速度增加，而压力、密度降低；在渐扩管里，速度减小而压力、密度增大。
在超音速等熵流动中，情况正好与亚音速流动的特点相反，气体在渐缩管中速度减小而压力、密度增大，在渐扩管中速度增加，压力、密度减小。
因此要想获得超音速气流，就必要使亚音速气流首先在渐缩管中加速，当气流被加速到音速，即达到临界状态时，就要改用渐扩管，以使气流继续加速到超音速。
2、喷管中流量的计算根据气体一元稳定等熵流动的连续方程、能量方程、绝热气体状态方程、等熵过程方程，得到气流在喷管中流量m 的表达式为：由式（1）可以看出：当P 2=P 0时，m=0；因此，只有在0＜P 2≤P c ，渐缩喷管的出口压力或缩放喷管的喉部压力达到临界压力时，喷管中的流量m 将存在最大值m max ，计算如下：很显然，满足式（2）的P 2即为临界值P c 。
对应于该截面上的气流速度W 2将达到音速a 。
将k=1.4代入（2）式得：P 2=P c =0.528P 0 （3） 将式（2）代入（1）式得m max 的表达式为：）（1/12102202002222s kg p p p p v p k k f v w f m k k k ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-==+）（，得令21201022-⎪⎭⎫⎝⎛+==k kk p p dp dm喷管中的实际流量前面（1）（4）式给出理想流动的流量表达式，实际上，由于气流与管壁的摩擦所产生的边界层，减少了流动截面积。
因此，实际流量是小于理论流量的。
二者之比称为流量系数。
本实验台是采用锥形入口孔板流量计来测量喷管的实际流量。
根据孔板流量计上所测量的压差△P （在U 形管压差计上读出），求得流量m 与压差△P 的关系表达式：）（510373.14εβγ⨯∆⨯=-P m 式中：γ几何修正系数（标定值，本实验条件下可取为1）△P 为U 形压差计读数（mmH 2O ），Pa 为大气压，ta 为大气温度。
喷管实验指导书(西安交通大学).
第 1 章 喷管实验3.1 渐缩喷管流动测试实验3.1.1实验目的1) 熟悉渐缩喷管的实验原理及测量方法；2) 测定喷管出口截面压力随背压的变化以及相应工况的流量；3) 学会正确使用压力表、真空表及大气压力计。
3.1.2实验原理气体流经渐缩喷管时，能使气流充分膨胀的压力比是临界压力比，表示为：（3-1）对于空气等双原子理想气体，κ = 1.4，νcr = 0.528。
p cr 称为临界压力，是气体在渐缩喷管中能膨胀到的最低压力。
当喷管出口外压力即背压在大于临界压力的范围内变动时，渐缩喷管内气体能完全膨胀，喷管出口截面压力cr b p p p >=2，若略去沿程摩擦，将流动简化为定熵流动，根据流速、流量公式可知，流速，流量，喷管内压力变化如图3-1中曲线2、3、4所示。
1112-⎪⎭⎫ ⎝⎛+==κκκνp p cr cr b p cr p cr f c c <2max ,m m q q <图3-1渐缩喷管中的压力分布图1—p 2 = p cr 的情况；2、3、4—p 2>p cr 的情况；5—p 2<p cr 的情况当背压时，气体流经渐缩喷管的出口截面压力，流速，流量达到最大即，气流在渐缩喷管内充分膨胀，压力变化如图3-1中曲线1所示。
当背压p b 小于p cr 时，根据工程热力学教材中对定熵流动的分析，在截面积单纯收缩的渐缩喷管中，出口截面压力p 2不能降至p cr 以下，所以在喷管出口截面仍有，，。
气流在喷管中膨胀不足，流出喷管后将自由膨胀，从降至。
这部分压降无相应的渐扩通道引导，不能增加流速，而是在自由膨胀中不可逆地损耗了。
管外的自由膨胀已不遵守定熵流动规律，以图3-1中波形曲线5示意。
本实验所用工质为空气，利用真空泵制造一低于大气压力的喷管背压，使空气流经实验管道及渐缩喷管。
改变背压，测定喷管出口截面压力和流量，通过5个工况的实验测试和分析讨论，达到巩固、理解教材及上述原理的目的。
喷管特性实验指导书
喷管特性实验一、实验目的及要求1、验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，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、比较熟练地掌握用常规、计算机数据采集仪表测量压力（负压）、压差及流量的方法。
3、重要概念1的理解：应明确在渐缩喷管中，其出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量。
4、重要概念2的理解：应明确在缩放喷管中，其出口处的压力可以低于临界压力，流速可高于音速，而流量不可能大于最大流量。
5、应对喷管中气流的实际复杂过程有所了解，能定性解释激波产生的原因。
二、实验装置整个实验装置包括实验台、真空泵。
实验台由进气管、孔板流量计、喷管、测压探针真空表及其移动机构、调节图1喷管实验台1.进气管2. 空气吸气口3. 孔板流量计4. U形管压差计5. 喷管6.三轮支架7. 测压探压针 8.可移动真空表 9. 位移螺杆机构及位移传感器10. 背压真空表 11. 背压用调节阀12. 真空罐13. 软管接头14、仪表箱15、差压传感器16、被压传感器17、移动压力传感器进气管（1）为ф57×3.5无缝钢管，内径φ50。
.空气吸气口（2）进入进气管，流过孔板流量计（3）。
孔板孔径φ7，采用角接环室取压。
流量的大小可从U形管压差计（4）或微压传感器读出。
喷管（5）用有机玻璃制成。
配给渐缩喷管和缩放喷管各一只，见图2、3。
根据实验的要求，可松开夹持法兰上的固紧螺丝，向左推开进气管的三轮支架（6），更换所需的喷管。
喷管各截面上的压力是由插入喷管内的测压探压针（7）（外径φ1.2）连至“可移动真空表”（8）测得，它们的移动通过螺杆机构移动，标尺或位移传感器（9）实现。
由于喷管是透明的，测压探针上的测压孔（φ0.5）在喷管内的位置可从喷管外部看出，也可从装在“可移动真空表”下方的针在“喷管轴向坐标板”（在图中未画出）上所指的位置来确定。
喷管的排气管上还装有“背压真空表”背压用调节阀（11）调节。
热力学喷管实验指导书
空气在喷管中流动性能测定实验一、实验目的：1、验证和加深理解喷管中气体流动的基本理论。
2、观察气流在喷管中各截面的流速，流量，压力变化规律及掌握有关测试方法。
3、熟悉不同形式喷管的机理，加深对流动的临界状态基本概念的理解。
二、实验原理：1、喷管中气体流动的基本规律气体在喷管中作一元稳定等熵流动中，压力降低，流速增加。
气流速度C ，密度ρ及压力P 的变化与截面A 的变化及马赫数Ma （速度与音速之比）的大小有关。
它们的变化规律如下表： dx d ρ dx d ρ （1）在亚音速（Ma<1）等熵流动中，气体在0<dx dA 的管道（渐缩管）里，速度C 增加，而密度ρ，压力P 降低，在0>dx dA 的管道（渐扩管）里，速度C 减小，而密度ρ，压力P 增大。
（2）在超音速（Ma>1）等熵流动中，气体在渐缩管中，速度C 减小，而压力P ，密度ρ增大，在渐扩管中，速度C 增加，压力P ，密度ρ降低。
（3）在Ma=1，即达到临界流动状态，此时，压力为临界压力，气流速度为音速。
2、喷管中流量的计算（1）理论流量：根据气体一元稳定等熵流动中，任何截面上质量流量都相等，且不随时间变化。
流量大小由连续方程、动量方程、能量方程及绝热气体方程，等熵过程方程，得到气体在喷管中流量的计算式：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⋅-==+00011221211002222)()(12γγγγγP P P P V P A V C A q m （kg/s ） 式中：0γ—绝热指数C2—出口速度m/s A2—出口截面积m2V2—出口比体积（m3/kg ） P2—出口压力（MPa ）P1—进口压力（MPa ） V1—进口比体积（m3/kg ）若：P1=P2时 0=m q P2=0时 0=m q ，即在0＜P2≤Pc 渐缩喷管的出口压力P2或缩放喷管的喉部压力Pth 降至临界压力时，喷管中的流量达最大值，计算式如下：1112000min max ,)12(12V P A q k m ⋅++=-γγγ 临界压力Pc 为：11000)12(P P c ⋅+=+γγγ将0γ=1.4代入Pc=0.528P1（2）、实测流量由于气流与管内壁间的摩擦产生的边界层，减少了流动截面，因为实际流量是小于理论流量，本实验台采用孔板流量计来测量喷管的流量。
实验二 喷管中气体流动特性实验
实验二 喷管中气体流动特性实验一. 实验目的喷管是热工设备常用的重要部件，这些设备工作性能的好坏与喷管中气体流动过程有着密切关系。
通过观察气流流经收缩型管道压力的变化，测定临界压力比并计算在亚、超临界工作状态下，各截面的压力比和马赫数等，进一步了解喷管中气流在亚临界、超临界工作状态下的流动特性。
观察在缩扩型喷管中气体流动现象，了解缩扩型喷管前后压力比等于、大于和小于设计压力比条件下，扩张段内气体参数的变化情况。
二. 实验原理由工程热力学一元稳定流动连续方程可知，气流的状态参数v （比容）、流速υ和喷管截面积A 的基本关系为：0d dA dv A vυυ+-= （2—1） 渐缩喷管气体流经渐缩型管道时，气流速度υ不断增大，压力P 和温度T 却不断减小。
见图一， 气体流经喷管的膨胀程度一般用喷管的出口压力P 2和进口压力P 1的比值β表示，气体在渐缩喷管内绝热流动的最大膨胀程度决定于临界压力比βc ，即：1121KK c c P P K β-⎛⎫== ⎪+⎝⎭ （2—2）式中：临界压力比βc 只和气体的绝热指数K 有关，对于空气K=1.4，从而得到βc =0.528；P c 为气体在渐缩喷管中膨胀所能达到的最低压力，或称临界压力。
图一 气体经渐缩喷管时压力温度变化曲线气体在渐缩喷管中由P 1膨胀到P 2=P c ，这是最充分的完全膨胀。
对应于临界压力P c ，气流流速达到当地的音速α（称其为临界速度）。
见图二中曲线1。
到临界压力P c。
如图二中线段5所示。
当背压P b大于临界压力P c时，气体在渐缩喷管中由P1膨胀到P2，气体难以充分膨胀，此时P2=P b，气流流速小于当地的音速 。
见图二中曲线2、3、4。
缩扩型喷管或称拉伐尔喷管气体流经缩扩喷管时完全膨胀的程度决定于喷管的出口截面A2和喷管中最小截面积A min的比值。
压力提高并等于背压P b，流出喷管。
见图三曲线2，3。
缩扩型喷管中气流产生激波的位置随着P b的增大而沿着喷管轴线向最小截面移动，当背压P b继续提高时，缩扩型喷管最小截面上的压力也将不再保持临界压力，随背压P b升高而升高，这时气流在喷管渐缩段的膨胀过程也将受背压改变的影响。
喷管特性实验
实验３喷管特性实验一、实验目的（1）巩固和验证有关气体在喷管内流动的基本理论，掌握气流在喷管中流速、流量、压力的变化规律。
（2）测定不同工况下，气流在喷管内流量m 的变化，绘制流量曲线。
（3）测定不同工况时，气流沿喷管各截面（轴相位置X ）的压力变化情况，绘制1p p Xx 关系曲线。
二、实验装置三、实验原理1．喷管中气流的基本原理由连续方程、能量方程和状态方程结合声速公式KPV a得：cdc M AdA 12马赫数M=c/a显然，要使喷管中气流加速，当M<1时，喷管应为渐缩型（dA<0）；当气流M>1时，喷管应为渐扩型（dA>0）。
2．气体流动的临界概念喷管中气流的特征是dp<0，dc>0，dv>0，三者之间互相制约。
当某一截面的速度达到当地音速时，气流处于从亚音速变为超音速的转折点，通常称为临界状态。
临界压力比112K KK，对于空气，=0.528当渐缩喷管出口处气流速度达到音速或缩放喷管喉部达到音速时，通过喷管的气体流量便达到了最大值，或成临界流量。
可由下式确定：图1 喷管实验装置系统1. 实验段（喷管）；2. 孔板；3. 探针移动机构；4. 孔板压差计5. 调节阀；6. 真空泵；7. 风道入口；8. 背压真空表；9. 探针连通的真空表；10. 稳压罐11. 调节阀12. 实验台支架11121212m i n m a xV P KKKKAm式中：min A —最小截面积（对于渐缩喷管即为出口处的流通截面积；对于缩放喷管即为喉部的面积。
本实验台的两种喷管最小截面积均为11.44）。
3．气体在喷管中的流动（1）渐缩喷管渐缩喷管因受几何条件（dA<0）的限制。
有公式可知：气体流速只能等于或低于音速（a C）；出口截面的压力只能高于或等于临界压力（c P P 2）；通过喷管的流量只能等于或小于最大流量（max m m）。
（2）缩放喷管缩放喷管的喉部dA=0，因而气流可达到音速（c=a ）；扩大段dA>0，出口截面处的流速可超音速（c>a ），其压力可低于临界压力（P2<Pc ），但因喉部几何尺寸的限制，其流量的最大值仍为最大流量（maxm ）。
工程热力学实验指导书：实验三 空气在喷管内流动性能测定实验
实验三 空气在喷管内流动性能测定实验一、实验目的（1）巩固和验证有关气体在喷管内流动的基本理论，掌握气流在喷管中流速、流量、压力的变化规律，加深临界状态参数、背压、出口压力等基本概念的理解。
（2）测定不同工况（b p >cr p ,cr b p p =,cr b p p <）下，气流在喷管内流量m的变化，绘制s b p p m- 曲线；分析比较max m 的计算值和实测值；确定临界压力cr p 。
（3）测定不同工况时，气流沿喷管各截面（轴相位置X ）的压力变化情况，绘制1p p X x-关系曲线，分析比较临界压力的计算值和实测值。
二、实验类型综合性实验 三、实验仪器本实验装置由实验本体、真空泵及测试仪表等组成。
其中实验本体由进气管段，喷管实验段（渐缩喷管与渐缩渐扩喷管各一），真空罐及支架等组成，实验装置系统图见图3.1，采用真空泵作为气源设备，装在喷管的排气侧。
喷管入口的气体状态用测压计6和温度计7测量。
气体流量用风道上的孔板流量计2测量。
喷管排气管道中的压力p 2用真空表11测量。
转动探针移动机构4的手轮，可以移动探针测压孔的位置，测量的压力值由真空表12读取。
实验中要求喷管的入口压力保持不变。
风道上安装的调节阀门3，可根据流量增大或减小时孔板压差的变化适当开大或关小调节阀。
应仔细调节，使实验段1前的管道中的压力维持在实验选定的数值。
喷管排气管道中的压力p 2由调节阀门3控制，真空罐13起稳定排气管压力的作用。
当真空泵运转时，空气由实验本体的吸气口进入并依次通过进气管段，孔板流量计，喷管实验段然后排到室外。
喷管各截面上的压力采用探针测量，如图3.2所示，探针可以沿喷管的轴线移动，具体的压力测量是这样的：用一根直径为1.2mm 的不锈钢制的探针贯通喷管，起右端与真空表相通，左端为自由端（其端部开口用密封胶封死），在接近左端端部处有一个0.5mm 的引压孔。
显然真空表上显示的数值应该是引压孔所在截面的压力，若移动探针（实际上是移动引压孔）则可确定喷管内各截面的压力。
《工程热力学》实验3-喷管特性
《工程热力学》喷管特性实验实验指导书喷管特性实验一、 实验目的1． 验证并进一步对喷管中气流基本规律的理解。
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． 掌握喷管实验装置的实验原理、实验方法和操作步骤，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、 实验原理喷管是一些热工设备的重要部件，这些设备的工作过程和喷管中气体的流动过程有密切的关系。
实验观察气流完全膨胀时沿喷管各界面的压力变化，测定流量曲线和临界压力比，可以帮助了解喷管中气体流动现象的基本特性，并且通过观察渐缩渐扩喷管中膨胀不足和膨胀过度的现象，还可进一步了解工作条件对喷管中流动过程的影响。
（一）收缩喷管出口的流速和流量假设喷管进口的气流参数都用它们对应的滞止参数表示，喷管出口处的气流参数用下标1表示，则喷管中绝能流的能量方程为211012f h c h +=对于比热为常数的理想气体，上式成为211012p f p c T c c T +=引用等熵过程关系式和状态方程（理想气体的γκ=），于是喷管出口的气流速度1f c == （1-1）可见对于给定的气体，在收缩喷管出口气流未达到临界状态之前，进口的总焓越高，或者出口气流的压强对滞止压强比越小，则出口气流的速度越高。
收缩喷管出口气流速度最高可达当地声速，即出口气流处于临界状态。
通过喷管的质量流量为：111111100()f f m A c A c p q v v p γ==将式（1-1）式代入上式得出m q A = （1-2）m q 是1p 的连续函数，而且当1p =0 和10p p =时，m q 都等于零。
由此推论。
在100p p <<的范围内必有m q 的极限值。
为了推求流量的最大值max m q ，取上式对1p 的导数，并令1/0m dq dp =，即1102()1cr p p p γγλ-==+意即1p 等于临界压强cr p 时，收缩喷管的流量达到最大值max m q ，这时喷管出口气流达临界状态11Ma =。