B—临界工况（pb?pc），此时 m=mmax p2?pb?pc
C—超临界工况（pb?pc），此时 m=mmax p2?pc?pb
（2）缩放喷管
缩放管的喉部dA?0，因此气流可以达到音速（C?a）；扩大段（dA?0），出口截面的流速可超音速(C?a),其压力可大于临界压力（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（mmax）。
气流在扩大段能做完全膨胀，这时出口截面出的压力成为
图4-4 缩放喷管
???设计压力（pd）。缩放喷管随工作背压不同，亦可分为三种情况： A—被压等于设计被压（pb?pd）时，称为设计工况。此时气流在喷管中能完全膨胀，出口截面的压力与被压相等（p2?pb?pd），见图五中的曲线A。在喷管喉部，压力达到临界压力，速度达到音速。在扩大段转入超音速流动，流量达到最大流量。
图4-5 减缩喷管压力分布曲线及流量曲线
B—被压低于设计被压（pb?pd）时，气流在喷管内仍按曲线A那样膨胀到设计压力。当气流一离开出口截面便与周围介质汇合，其压力立即降至实际被压值，如图五曲线B所示，流量仍为最大流量。
C—被压高于设计被压（pb?pd）时，气流在喷管内膨胀过渡，其压力低于被压，以至于气流在未达到出口截面处便被压缩，导致压力突然升跃（即产生激波），在出口截面处，其压力达到被压。如图五中的曲线C所示。激波产生的位置随着背压的升高而向喷管入口
方向移动，激波在未达到喉部之前，其喉部的压力仍保持临界压力，流量仍为最大流量。当背压升高到某一值时，将脱离临界状态，缩放管便与文丘里管的特性相同了，其流量低于最大流量。
五、 实验步骤
1．装上所需的喷管，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：
（1）用罐前调节阀调节背压至一定值（见真空表读数），并记录下该值。
（2）启动位移转动开关，使测压探针向出口方向移动。每移动一定距离（一般约2-3mm）便停顿下来，记录该点的坐标位置及相应的压力值，一直测至喷管出口之外。把各个点描绘到坐标纸上，便得到一条在这一背压下喷管的压力分布曲线。 （3）若要做若干条压力分布曲线，只要改变其背压值并重复（1）、（2）步骤即可。
4．流量曲线的测绘
（1）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。
（2）用罐前调节阀调节背压，每一次改变200Pa—300Pa，稳定后记录背压值和U型管差压计的读数。当背压升高到某一值时，U型管差压计的液柱便不再变化（即流量已达到了最大值 ）。此后尽管不断提高背压，但U型管差压计的液柱仍保持不变，这时测2—3点。至此，流量测量即可完成。渐缩喷管和缩放喷管的流量曲线参见图2和图3 。
5、实验结束后的设备操作
打开背压调节阀，关闭真空罐前调节阀，让真空罐充气；3分钟后停真空泵并立即打开罐后调节阀，让真空泵充气（目的是防止回油）。最后关闭冷却水阀门。 六、实验数据记录与整理
1．压力值的确定
（1）本实验装置采用的是负压系统，表上读数均为真空度，为此须换算成绝对压力值（p）：
p?pa?p(v) （5）
式中： pa—大气压力（Pa） ； p(v)—用真空度表示的压力。
（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型管差压计读数（?p）的97% 。因此，喷管入口压力为：
p1?pa?0.97?p （6）
（3）由式（5）、（6）可得到临界压力pc?0.58p1，在真空表上的读数（即用真空度表示）为：
pc(v)?0.0472pa?0.51?p （7）
计算时，式中各项必须用相同的压力单位。（大致判断，pc(v)约为3800Pa）。
2．喷管实际流量测定
由于管内气流的摩擦而形成边界层，从而减少了流通面积。因此，实际流量必然小于理论值。其实际流量为：
m?1.373?10?4?p?????? （kg/s）
式中：
?—流速膨胀系数；
??1?2.873?10?2?—气态修正系数；
?p pa??o.538pa
ta?273?—几何修正系数（约等于1.0）；
Δp—U型管差压计的读数（Pa） ； ； ta—室温（℃）
pa—大气压力（Pa） 。
七、 实验报告的要求
1、以测压探针孔在喷管中的位置（x） 为横坐标，以的压力分布曲线。
?pb2、一压力比为横坐标，流量m为纵坐标，绘制流量曲线。
p1p为纵坐标，绘制不同工况下p13、根据条件，计算喷管最大流量的理论值，且与实验值比较。
八、思考题
七、 实验设备及器材
实验五 制冷（热泵）循环演示装置实验
一、 实验目的
1．演示制冷（热泵）循环系统工作原理，观察制冷工质的蒸发、冷凝过程和现象。 2．熟悉制冷（热泵）循环系统的操作、调节方法。 3．进行制冷（热泵）循环系统粗略的热力计算。
二、实验装置
演示装置由全封闭压缩机、换热器1、换热器2、浮子节流阀、四通换向阀及管路等组成制冷（热泵）循环系统；由转子流量计及换热器内盘管等组成水系统；还设有温度、压力、电流、电压等测量仪表。制冷工质采用低压工质R11。
装置原理示意图如图1和图2所示。当系统作制冷（热泵）循环时，换热器1为蒸发器（冷凝器），换热器2为冷凝器（蒸发器）。
图1 制冷（热泵）循环演示装置原理图
二、 实验原理 三、 实验步骤
1.制冷循环演示
(1）将四通换向阀调至“制冷”位置。
(2）打开连接演示装置的供水阀门，利用转子流量计阀门适当调节蒸发器、冷凝器水流量。
图2 制冷剂流向改变流程图
(3）开启压缩机，观察工质的冷凝、蒸发过程及其现象。
(4）待系统运行稳定后，即可记录压缩机输入电流、电压；冷凝压力、蒸发压力；冷凝器和蒸发器的进、出口温度及水流量等参数。
2．热泵循环演示
(1）将四通换向阀调至“热泵”位置 (2）类似上述2）、3）、4）步骤进行操作和记录。
注：实验结束后，首先关闭压缩机，过一分钟后再关闭供水阀门。
四、实验数据记录与整理