АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Раздел 5

Читайте также:
  1. I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
  2. III Раздел. КОСТЮМ ЭПОХИ ВОЗРОЖДЕНИЯ.
  3. IV Раздел. ЕВРОПЕЙСКИЙ КОСТЮМ XVII века.
  4. IV раздел. Организация рациональной двигательной активности
  5. V Раздел. Европейский костюм XVIII века.
  6. VI раздел. Создание представлений о здоровом образе жизни
  7. А. Все разделы внутренних болезней.
  8. А. Общая морфология и подразделение на дольки
  9. А. Подразделение на 3 доли
  10. Аллах извлек потомство Адама из его спины после сотворения его и разделил их на обитателей Рая и Ада
  11. В) Международного разделения труда и специализации производства и интеграции хозяйственных процессов
  12. В) Совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих друг с другом национальных рынков отдельных государств, участвующих в международном разделении труда

Термодинамика потока. Первый закон термодинамики для потока. Критическое давление и скорость. Сопло Лаваля

Первый закон термодинамики для потока.

На практике при рассмотрении рабочих процессов машин, аппаратов и устройств, встречаются задачи изучении закономерностей движения рабочих тел (газов, пара и жидкостей).
Уравнение 1-го закона термодинамики для потока газа при следующих допущениях:

  • движение газа по каналу установившееся и неразрывное;
  • скорости по сечению, перпендикулярному оси канала, постоянны;
  • пренебрегается трение частичек газа друг другу и о стенки канала;
  • изменение параметров по сечению канала мало по сравнению их абсолютными значениями,

имеет вид:

q = Du + De + lпрот. + lтехн.,


где De = (w22 – w21)/2 + g·(z2 –z1) – изменение энергии системы,
состоящий из изменения кинетической и потенциальной энергий;
w1,w2 – скорости потока в начале и в конце канала;
z1, z2 – высота положения начала и конца канала.

  1. lпрот. = P2·n 2 – P1·n 1– работа проталкивания, затрачиваемая на движения потока;
  2. lтехн. – техническая (полезная) работа (турбины, компрессора, насоса, вентилятора и т.д.).

3. q = (u2 – u1) + (w22 – w21)/2 + g·(z2 –z1) + P2·n 2 – P1·n 1 + lтехн.

Введем понятия энтальпии, который обозначим через величину:

h = u + Pх, (5.3)
h2 = u2 + P2·n 2; h1 = u1 + P1·n 1.

Тогда уравнение 1-го закона термодинамики для потока газа будет иметь вид:

q = h2 – h1 + (w22 – w21)/2 + g·(z2 –z1) + lтехн.

Критическое давление и скорость. Сопло Лаваля.

Если перемещение газа по каналу происходит его расширение с уменьшением давления и увеличением скорости, то такой канал называется соплом.
Если в канале происходит сжатие рабочего тела с увеличением его давления и уменьшением скорости, то такой канал называют диффузором.
В каналах при небольшой разности давлений газа и внешней среды скорость течения рабочего тела достаточно большая. В большинстве случаев длина канала небольшая и процесс теплообмена между стенкой и газом незначителен, поэтому процесс истечения газа можно считать адиабатным.
Скорость истечения (на выходе канала) определяется из уравнения:

w = w2 = v 2(h1 – h2).

или

w = v 2Ö/(g - 1)·P1·х 1 [1 – (P2/P1)(g-1)/g].

Массовый секундный расход газа, [кг/с]:

m = f·w/х 2,

где: f – площадь сечения канала на выходе.
Так как процесс истечения адиабатный, то:

m = f·Ö 2g/(g - 1)·P1/х 1·[(P2/P1)2/g – (P2/P1)(g+1)/g].

Массовый секундный расход идеального газа зависит от площади выходного канала, начального состояния газа и степени его расширения.
Критическим давлением называется такое давление на выходном сечении канала, при котором достигается максимальный расход газа и определяется следующим выражением:

PК = P2 = bК·P1 ,

где: PК = (2/(g + 1))г/(г-1).
для одноатомных газов: g =1,66 q bК = 0,49;
для двухатомных газов: g =1,4 q bК = 0,528;
для трехатомных газов: g =1,3 q bК = 0,546.
Критической скоростью называется скорость газа в выходном сечении канала, при давлении равном или меньшем критического - PК.

wК = Ö 2(g/(g + 1))·P1·х 1.

Критическая скорость зависит при истечении идеального газа только от начальных параметров, его природы и равна скорости звука газа (а) при критических параметрах.

wК = а = Ö g·PК·хК.

Комбинированное сопло Лаваля предназначено для использования больших перепадов давления и для порлучения скоростей истечения, превышающих критическую или скорость звука. Сопло Лаваля состоит из короткого суживающегося участка и расширяющейсяя конической насадки. Опыты показывают, что угол конусности расширяющейся части должен быть равен a = 8-12о. При больших углах наблюдается отрыв струи от стенок канала.


Длину расширяющейся части сопла можно определить по уравнению:

l = (D – d) / 2·tg(j/2)

где: j - угол конусности сопла;
D - диаметр выходного отверстия;
d - диаметр сопла в минимальном сечении.

[1,3,4,5,7,8]

 

Контрольные вопросы

1. Первый закон термодинамики для потока?

2. При каких допущениях Уравнение 1-го закона термодинамики для потока газа?

3. Что такое критическое давление и скорость?

4. Что такое Сопло Лаваля?

5. Критической скоростью называется скорость газа?

6. Сопло Лаваля состоит из…?


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |

Поиск по сайту:

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)