Определить диаметр минимального и выходного сечений сопла Лаваля обдувочного аппарат парового котла с расходом

Определить диаметр минимального и выходного сечений сопла Лаваля обдувочного аппарат парового котла с расходом сухого насыщенного пара М=0,3 кг/с, если начальное давление пара р1=2 МПа, а конечное р2 = 0,1 МПа. Скоростью пара на входе в сопло, потерями и теплообменом со стенками пренебречь.

Сопло Лаваля служит для разгона дозвукового потока в сверхзвуковой. В минимальном сечении сопла Лаваля (горле) скорость потока равна скорости звука. Определяем параметры воздуха (критические) в минимальном сечении сопла (в горле).
Т.к. критическое отношение давлений для воздуха (р2/р1)кр=0,577, то критическое давление, устанавливающееся в минимальном сечении сопла, определится по формуле:
Ркр = 0,577р1 = 0,577*2 = 1,154 Мпа.
Удельный объем во входном сечении 1-1 находим в таблице для насыщенного пара:
v1=0,0011766 м3кг
Удельный объем воздуха в минимальном сечении находим по формуле:
vкр=v1p1/pкр1k=0,0011766*21,15411,4=0,00174268 м3кг
Температура воздуха: T1=v1p1R=0.0011766*2287=819.9 K
Теоретическая скорость истечения в минимальном сечении:
wкр=2kk+1RT1=2*1.41.4+1*287*819.9=523.96мс
Площадь минимального сечения сопла
fmin=mvкрwкр=0.3*0.00174268523.96=0.997794*10-6 м2
dmin=4fminπ=4*0.997794*10-63.14=1.13*10-3 м
Удельный объем в выходном сечении определим как:
v2=v1p1/p21k=0,0011766*20,111,4=0,0099985 м3кг
Скорость истечения из сопла Лаваля:
w=2kk-1p1v11-p2p1k-1k
w=2*1.41.4-1*2*106*0.0011766*1-0.121.4-11.4=97.3 м/с
Площадь выходного сечения сопла:
f=mv2w=0.3*0.009998597.3=30.83*10-6 м2
f=4fπ=4*30.83*10-63.14=6.27*10-3 м