Der Critical Pressure Ratio Calculator ist ein Werkzeug zur Bestimmung des kritischen Druckverhältnisses, das in der Fluiddynamik, insbesondere bei Gasen, von wesentlicher Bedeutung ist. Fluss und Düsendesign. Dieses Verhältnis hilft Ingenieuren und Forschern zu beurteilen, wann ein Gasstrom wird verstopft, d. h. es erreicht die Höchstgeschwindigkeit (Mach 1) an einer bestimmten Stelle in einer Düse oder Rohrleitung. Es wird häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Thermodynamik und in technischen Anwendungen im Zusammenhang mit Hochgeschwindigkeitsgasströmungen eingesetzt.
Mithilfe des kritischen Druckverhältnisses können Ingenieure das Verhalten von Gasen unter verschiedenen Druckbedingungen vorhersagen und so eine effiziente Systemgestaltung und Leistungsoptimierung gewährleisten.
Formel des Rechners für das kritische Druckverhältnis
Um das kritische Druckverhältnis (PR) zu berechnen, verwenden Sie die folgende Formel:
Kennzahlen:
- P₂ ist der Ausgangsdruck (in Pa oder atm).
- P₁ ist der Eingangsdruck (in Pa oder atm).
- k ist die spezifische Hitze Verhältnis (Cp/Cv) der Flüssigkeit (für Luft, k ≈ 1.4).
Diese Formel ist aus isentropischen Strömungsgleichungen abgeleitet und gilt für komprimierbare Gase, die durch eine konvergierende-divergierende Düse oder andere strömungseinschränkende Geometrien strömen.
Tabelle mit allgemeinen Begriffen
Hier ist eine Referenztabelle für häufig verwendete Gase und ihre spezifischen Wärmeverhältnisse (k), die bei der Berechnung verwendet werden können:
| Gasart | Spezifisches Wärmeverhältnis (k) |
|---|---|
| Air | 1.4 |
| Sauerstoff | 1.4 |
| Stickstoff | 1.4 |
| Helium | 1.66 |
| Wasserstoff | 1.41 |
| Kohlendioxid | 1.3 |
Mithilfe dieser Tabelle können Benutzer schnell das richtige spezifische Wärmeverhältnis für ihre Berechnungen ermitteln.
Beispiel eines Rechners für das kritische Druckverhältnis
Berechnen wir das kritische Druckverhältnis für Luft (k = 1.4):
PR = (2 / (1.4 + 1)) ^ (1.4 / (1.4 – 1))
PR = (0.8333) ^ (3.5) ≈ 0.528
Dies bedeutet, dass das kritische Druckverhältnis für Luft etwa 0.528 beträgt. Wenn der Auslassdruck also unter 52.8 % des Einlassdrucks fällt, wird der Durchfluss gedrosselt und erreicht Mach 1.
Die häufigsten FAQs
Das kritische Druckverhältnis ist entscheidend für die Konstruktion von Düsen, Triebwerken und Rohrleitungen. Es hilft Ingenieuren zu bestimmen, wann ein Gasstrom Schallgeschwindigkeit erreicht, was wichtig für die Maximierung ist. Effizienz in kompressible Strömung um weitere Anwendungsbeispiele zu finden.
Wenn der Auslassdruck unter das kritische Druckverhältnis fällt, wird der Gasfluss gedrosselt, d.h. er erreicht Mach 1, und die Massendurchsatz bleibt unabhängig von weiterem Druckabfall konstant.
Ja, aber der Wert hängt vom spezifischen Wärmeverhältnis (k) des Gases ab. Unterschiedliche Gase haben unterschiedliche thermodynamische Eigenschaften, die das Ergebnis der Berechnung beeinflussen.