Учёт потерь на трение в соплах

Как уже было сказано выше (см. п.7.2.), реальные процессы течения газов (паров) в каналах всегда сопровождаются необратимыми процессами вязкого трения, связанными с неоднородностью поля скоростей в основном в сравнительно тонком пограничном слое вблизи стенок каналов. Учёт этих потерь производится введением эмпирического коэффициента φ, называемого скоростным коэффициентом сопла и определяемого отношением действительной (т.е. измеренной приборами) скорости на выходе из сопла w _{2 д} к теоретически вычисленной скорости w ₂ по формулам (7.15) или (7.17) с учётом особенностей расчёта, рассмотренных в п.7.8, т.е.

(7.32)

Значение скоростного коэффициента φ для сопел современных паровых и газовых турбин составляет 0.92…0.98. Действительная скорость истечения определится тогда произведением

(7.33)

или для идеальных газов

(7.34)

Кроме скоростного коэффициента сопла φ, в практике расчёта течения газов (паров) в турбинных и ракетных соплах используется также так называемый коэффициент потерь энергии ζ, определяемый отношением уменьшения кинетической энергии потока на выходе из сопла, связанного с потерями на трение, к теоретически вычисленному значению кинетической энергии. Тогда по определению имеем

(7.35)

С другой стороны, учтя (7.15), получим

(7.36)

что при известном ζ (или φ) позволяет найти энтальпию или температуру пара (газа) в выходном сечении сопла с учётом потерь на трение:

(7.37)

Увеличение энтропии с учётом необратимости адиабатического течения идеального газа в сопле может быть вычислено с использованием второй из формул (2.44) для энтропии идеального газа:

(7.38)

где учтено, что давление за соплом не зависит от качества сопла .

Качественно процесс течения в адиабатическом сопле с учётом трения в диаграмме T - s показан на рис.7.6.