![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Истечение газов и паров
Для преобразования потенциальной энергии потока в кинетическую, (сопла турбин, реактивных двигателей, и т.д.) или кинетической энергии в потенциальную (насадки ТК, приборы в которых происходит сжатие газа и т.д.) служат всевозможные (насадки, сопла) переменного сечения для истечения потока газа или пара. Различают: насадки: - суживающие (конфузорные) – в которых сечение уменьшается к выходу.
- совмещенные (конфузор – дифузорные) в которых переход от одной формы к другой осуществляется через наименьшее сечение.
Т.к. насадки короткие, а скорость потока достаточно большая, то можно считать, что теплообмен в этих сечениях отсутствует (т.е. процесс истечения является адиабатным.
При изучении процессов истечения необходимо определить: - внешнюю работу; - располагаемую работу.
Внешняя работа – это работа затраченная на перемещение массы газа в потоке. Располагаемая работа – это приращение кинетической энергии которую можно использовать в машинах и превращать в другие виды энергии.(механическую, электрическую и т.д.).
Для определения внешней работы необходимо знать термодинамический процесс истечения. Рассмотрим пример истечения газа по каналу переменного сечения. Рис.5.
Рис.5. Схема канала переменного сечения и изменения давления – Р и силы –РА по длине канала - h
При стационарном режиме течения для любых поперечных сечений массовый расход газа (пара) описывается уравнением неразрывности mг = А где: А – площадь сечения, Движение элементарной массы газа - dm по каналу из сечения 1 до сечения 2 (см рис.) осуществляется из-за разности давления Р1 В сечении (1) на элементарную массу газа dm действуют: -слева давление Р1 с силой Р1·А под действием которой dm движется. -справа сила сопротивления Р2·А. Зная форму канала, т.е. изменение сечения (А) по длине канала (h) - А = f (h) и изменения давления по длине канала h- P = f (h) можно построить кривую изменения силы по длине канала PA = f (h) площадь под этой кривой будет равна работе Р Площадь a1' a1 a2 a2' – характеризует отрицательную работу приложенную из вне для перемещения газ. Площадь b1' b1 b2 b2' – положительная работа перемещающая поток (после преодоления сил сопротивления. Разность этих работ представляет внешнюю работу при истечении - l ист. Т.к А· (a1' a1 a2 a2') - А·(b1' b1 b2 b2')=А·(а1' a1 b1b1') – A·(a2' a2 b2 b2') = P1· A1 ·dh1 – P2 ·A2· dh2 т.к. А1 ·dh1 = dV1 и A2 ·dh2 = dV2 т.о. внешняя работа по перемещению элементарной массы газа при истечении равна dm l ист = Р2·dV2 – P1· dV1 (24) Полная работа расширения газа - dl расходуется внешнюю работу истечения, на приращение внешней кинетической энергии и совершение технической работы по перемещению канала по которому течет газ. Т.е. dl = dl ист + 0, 5 d
d dlтех – техническая работа.
Сумма приращения кинетической энергии и технической работы представляют собой располагаемую работу. Т.е dl0 = 0, 5 d Если канал, по которому течет газ стационарный dlтех. = 0 то dl0 = 0, 5 d
dl = dlист + dl0 или
dl0 = dl - dlист = Р·dV – P·dV – V·dP = -V·dP т.е. располагаемая работа(скорость истечения) может увеличиваться только в условиях падения давления по каналу dP для: - изохорного процесса dl0 = - V·dP, l0 = (Р0 – Р2) ·V - изобарного процесса dP = 0 dl0 = 0 - изотермического процесса l0 = Р1V1 ln - адиабатный процесс dl0 = dg – di
- политропный процесс dl0 = n·dl n – показатель политропы l – работа расширения
|