Laval-fúvóka
A Wikipédiából, a szabad lexikonból.
A Laval-fúvóka egy középső részén összeszűkülő, homokóra-üveg formát felvevő csőszakasz. Arra használják, hogy összenyomható gáz áramlási sebességét felgyorsítsák. Bizonyos típusait széles körben használják gőzturbinákban és fontos része a modern rakétamotoroknak.
A fúvókát a svéd Gustaf de Laval feltaláló fejlesztette ki a XIX. században. Működése azon alapszik, hogy a gázok eltérően viselkednek szubszonikus és szuperszonikus sebességeken. Egy gáz sebessége szubszonikus áramlás esetén növekszik, ha a cső szűkül, mivel az áramló mennyiség (kg/s) állandó. Ekkor a gáz úgy viselkedik, mint az összenyomhatatlan folyadékok. A gáz áramlása a Laval-fúvókán keresztül izentropikus (a gáz entrópiája közel állandó) és adiabatikus (a hőveszteség vagy -nyereség közel zéró). Szubszonikus áramlás esetén a gáz összenyomható: hang, azaz egy kis nyomáshullám fog rajta keresztül terjedni. A fúvóka „torka” közelében, ahol a keresztmetszet a legkisebb, a gázsebesség helyileg transzszonikus lesz (Mach-szám = 1,0). Ahogy a fúvóka keresztmetszete növekedni kezd, a gáz folytatja az expanzióját s a gázáramlás sebessége szuperszonikus lesz, ekkor a hanghullámok nem képesek visszafelé haladni, mivel a gázsebesség nagyobb a hangénál (Mach-szám > 1,0). Ez az expanzió felgyorsítja a gáz kiáramlását a fúvókából, megnövelve a tolóerőt.
Legyen egy Laval-fúvókán átáramló forró levegő kezdeti nyomása 6,9 MPa, a hőfoka 1470 K, ekkor a torokban a nyomás 3,7 MPa, a hőmérséklet 1269 K és a kilépésnél a nyomás 0,1 MPa, a hőmérséklet pedig 502 K lesz. Az expanziós viszony, vagyis a kilépési keresztmetszet és a torok keresztmetszetének hányadosa 6,8. A fajlagos impulzus ekkor 151 s (1480 N·s/kg).
Ezt az elvet használják a rakétamotoroknál.


Based on work by