Располагаемая работа при истечении газа

Величинаравная бесконечно малому приращению внешней

кинетической энергии рабочего тела, называется элементарной рас­полагаемой работой. Эта энергия может быть использована для полу­чения внешней полезной работы.

Из сравнения уравнений (5-12) и (13-3) следует, что для обрати­мого процесса течения газа

(13-7)

Равенство (13-7) показывает, что при движении рабочего тела по каналу знаки dw и dp противоположны. Если dp> 0, то газ сжи­мается, и его скорость будет уменьшаться dw< 0.

Если dp< 0, то газ расширяется, и его скорость будет увеличи­ваться dw> 0.

Располагаемую работу при истечении газа можно представить графически на рv-диаграмме. На рис. 13-2 изображен обратимый процесс расширения газа 1-2.

Бесконечно малая располагаемая работа — vdp измеряется элементарной площадкой abdc. Очевидно, вся располагаемая рабо­та в процессе 1-2 будет равна

(13-8)

Отсюда приращение кинетической энергии потока газа (распола­гаемая работа) равно работе внешних сил (p₁v₁) плюс работа рас­ширения в процессе 1-2 и минус работа (p₂v₂), затраченная газом на преодоление сопротивления среды, в которую газ вытекает. Она измеряется пл. 1234, ограниченной линией процесса расширения газа, абсциссами крайних точек и осью ординат (р).

Если кривая 1-2 является политропой, то располагаемую работу определяют из уравнения

При адиабатном расширении иде­ального газа

(13-10)

Сравнивая располагаемую рабо­ту при

истечении (пл. 1234) с ра­ботой расширения газа (пл. 1265), получаем, что величина распо­лагаемой работы в n раз больше работы расширения газа:

Из уравнения (13-3) следует, что

и

Располагаемая работа при течении газа может быть получена за счет внешнего тепла и уменьшения энтальпии газа. Это уравне­ние справедливо как для обратимых, так и для необратимых про­цессов течения газа с трением.

При адиабатном течении из уравнения (13-5)

откуда

(13-11)

При необратимом истечении газа располагаемая работа при том же перепаде давления будет меньше.