ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Истечение газов и паров из "Теоретические основы теплотехники " Превращение тепла в механическую энергию в двигателях совершается двумя существенно различными способами. В одних двигателях газ (или пар) при расширении в цилиндре передвиг ает поршень последний совершает возвратно-поступательные движения. Особым механизмом (кривошипно-шатунным) это движение поршня преобразуется во вращательное движение вала. К таким двигателям относятся поршневые паровые машины и поршневые двигатели внутреннего сгорания. Происходящее в цилиндрах этих двигателей движение газа при его расширении незначительно, и поэтому возникающая при этом кинетическая энергия газа пренебрежимо мала. О такого рода процессах расширения в цилиндре говорят, что в них отсутствует в н -д и м о е движение газа (в отличие от невидимого движения молекул). [c.124] Такие машины называются турбинами паровыми или газовыми в зависимости от рода рабочего тела. На рис. 3-7 дан разрез паровой турбины простейшего типа. Здесь 1 — вал, на который насажен диск 2 с лопатками 3 5 — корпус турбины. Пар поступает через сопло 4, в котором и создается нужная кинетическая энергия. Отдельно диск турбины с лопатками и соплом изображен на рис. 3-8. [c.125] На этой схеме А — сопло, из которого вытекают газы, образовавшиеся в результате горения топлива в камере В. Стрелки слева показыванэт направление действия реактивной силы R и движения аппарата. [c.126] Пусть в резервуар (рис. [c.126] В стенке резервуара имеется суживающееся сопло, через которое газ выходит в пространство, где все время поддерживается давление температура газа В Среде, куда происходит истечение, пусть будет а удельный объем v . Ввиду того что истечение газа происходит быстро, между ним и окружающей средой теплообмен не успевает произойти, поэтому можно считать, что этот процесс изменения состояния газа от параметров р- , v- , к параметрам ро, v , 4 происходит по адиабате. [c.126] Кроме того, отвлекаясь от побочных явлений, имеющих место в действительности (трение, завихрение), примем, что этот процесс происходит обратимо. [c.126] Вычислим работу внешних сил. Пусть поршень Л совершит путь в то время как поршень В совершил путь S2. Тогда работа силы pj/j составит Pi/iSi, работа силы Р2/2 будет P2/2S2. [c.127] Пусть в течение некоторого времени вытекает 1 кг газа. Тогда /iSi = и /2 2 = 2- Отсюда результирующая работа внешних сил на 1 кг газа составит p- v — p v . [c.127] Очевидно, данная формула относится к 1 кг любого — идеального или реального газа. [c.127] Таким образом, кинетическая энергия 1 кг газа при обратимом адиабатном истечении равна разности энтальпий газа в начале и конце адиабатного процесса расширения. Разность ii — /2 часто называется располагаемым теплопадением и обозначается h . Кинетическую энергию газа (как целого) w часто в отличие от кинетической энергии молекул называют внешней кинетической энергией газа, и так как она может быть использована для получения полезной работы, ее часто в литературе называют технической работой. [c.128] Мы все время говорим о кинетической энергии w струи, в то время как правильнее было бы говорить об изменении кинетической энергии, так как перед расширением газ обладает некоторой начальной скоростью, а следовательно, перед соплом обладает уже некоторой кинетической энергией. Однако начальная скорость, а вместе с тем и начальная кинетическая энергия струи до истечения незначительны н ими часто можно пренебречь, так что допустимо, как это и сделано, считать w кинетической энергией струи газа после истечения. [c.128] Для вычисления скорости истечения идеального газа напишем формулу для w а работу расширения газа выразим по уравнению (2-40). [c.128] Оно относится к любому сечению сопла и называется уравнением непрерывности или уравнением сплошности. [c.129] Очевидно, данная формула относится к любому газу. [c.129] Эту же формулу применяют и для перегретого водяного пара. [c.129] В соответствии с этим разность (и — и ) в формуле (3-19), равная работе расширения, измеряется пл. 1-2-3-4-1 p Vi есть не что иное, как пл. I-4-5-6-1, а p v — пл. 2-3-5-7-2. [c.129] Полученный результат можно формулировать так кине-тичестя энергия газа при обратимом адиабатном истечении измеряется в pv-диаграмме плоищдью, ограниченной кривой изменения состояния газа при истечении, осью ординат и абсциссами, проходящими через начальную и конечную точки процесса изменения состояния пара. [c.130] В Ts-диаграмме, если речь идет о водяном паре, кинетическая энергия измеряется, как разность энтальпий (i — Q и, очевидно, изображается пл. I-2-3-4-5-1 (рис. 3-12). [c.130] Как уже было сказано, расход газа при этом будет максимальным скорость при этом называется критической и обозначается Скр. [c.132] Теперь надо уточнить то значение v p = р кр/pi. при котором секундный расход становится максимальным, а скорость — критической. [c.132] Вернуться к основной статье