ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Первый закон термодинамики для потока (открытая система) из "Теплотехника " Математическое выражение первого закона термодинамики для потока. В уравнении (1.22) L представляет собой работу потока, которая состоит из работы проталкивания, технической работы и работы трения. [c.42] Рассмотрим перемещение в канале элементарной массы рабочего тела dm из сечения 1-1 в сечение 2-2 (dm изображено на рис. 1.22 графически заштрихованной площадкой) за время dx. На левой грани внешнее давление р совершает работу перемещения элементарной массы на правой грани внешнее давление р -I- dp, как направленное навстречу движению тела, носит характер сопротивления, преодолевая которое тело совершает работу поэтому первую работу следует рассматривать как отрицательную (по отношению к телу), а вторую — как положительную. Алгебраическая сумма этих двух работ называется работой проталкивания и для m кг рабочего тела обозначается L (Дж) удельная работа проталкивания обозначается Г (Дж/кг). [c.42] Уравнение (1.147) называется основным уравнением потока. [c.43] Для жидкостей, паров и реальных газов располагаемую работу можно рассчитать следующим образом из уравнения (1.147) следует, что d (с 2) = Bq — dh и, следовательно. [c.44] Всоответсгвии с уравнением (1.156) можно написать, что 1о = С1 + (Ih — — кг) = q + т. е. располагаемая работа в каком-либо процессе равна сумме теплоты jTor о процесса и теплоты изобарною охлаждения рабочего тела в том же интервале температур (рис. 1.24). Для адиабатного процесса /4 — С /о = —Ah = = пл. АС аЬ lA. [c.44] Истечение газов и паров. Большой научно-технический интерес представляет процесс истечения упругого рабочего тела из коротких каналов, называемых насадками или соплами. Обычно течение рабочего тела в соплах, связанное с изменением его параметров, происходит настолько быстро, что теплообмен между этим телом и стенками сопла практически отсутствует. Это обстоятельство дает основание считать процесс истечения рабочего тела из насадок (сопл) адиабатным. Кроме того, в насадках отсутствует техническая работа. [c.45] Зная скорость истечения, нетрудно определить по уравнению (1.135) массовый расход рабочего тела через сопло. [c.46] Покажем, что критическая скорость потока в дангюм сечепии канала равна местной скорости звука в нем, В самом деле. [c.47] Так как R = 8314/ х, то а = ]/8314/сТкр/ Л. Отсюда следует, что местная скорость звука, а следовательно и Скр, уменьшается с увеличением молярной массы газа и с уменьшением к и Т. [c.48] Теперь можно сказать, что критическими параметрами рабочего тела при течении его в канале называются термодинамические параметры в том сечении его, где скорость потока равна местной скорости звука. [c.48] нами установлено, что при истечении рабочего тела из цилиндрического или суживающегося сопла скорость потока на выходе из него не может быть больше местной скорости звука. А это значит, что при истечении упругих тел, в частности идеального газа через цилиндрические и суживающиеся сопла в среду с давлением рср Ркр, только часть потенциальной энергии потока, соответствующая перепаду давления от /)i до ркр, переходит в кинетическую энергию потока, хотя поток по выходе из сопла и будет продолжать расширяться с понижением своего давления от ркр до рср, но это расширение будет происходить неорганизованно и потенциальная энергия потока будет расходоваться на образование вихрей и т. д. [c.48] Поставим перед собой задачу построить такой профиль сопла, который обеспечил бы полное превращение потенциальной энергии потока, соответствующей перепаду давления от pi до р2 = Рср, в кинетическую энергию потока по выходе его из сопла. Для этой цели проведем анализ уравнения (1.138) d///= dv/v — d / . [c.48] НОМ сечении сопла будем иметь критические параметры с р, Укр, Ркр и Tip. Из уравнения (1.171) следует, что при всех скоростях истечения выше скорости звука (с а) профиль сопла должен быть расширяющимся, так как в этом случае d/// 0. Впервые профиль такого сопла был предложен шведским инженером Лавалем. Очевидно, сопло Лаваля позволяет получить скорость потока рабочего тела, выходящего из насадки, выше скорости звука в данной среде. На рис. 1.29 приведен профиль сопла Лаваля и характер изменения в нем рис при течении в нем рабочего тела. [c.49] В инженерных расчетах химической технологии для реальных газов и перегретых паров низких давлений р р, а следовательно, и ркр находят из уравнения (1.165). Так, для перегретого водяного пара, приняв как для трехатомного газа к = 1,3, из этого уравнения находим р р = 0,55. [c.49] Для расчета секундного расхода пара или реального газа через сопло, либо для расчета его характерных сечений и используется уравнение сплошности (1.135). Входящее в это уравнение Vi или икр находится или непосредственно из fis-диаграммы, как это наглядно показано на рис. 1.30, или с помощью таблиц V2 — для рг и 52 = = Si и 1, кр - ДЛЯ Ркр и Хкр = Si. [c.49] Диффузор является основной частью турбомашин (турбокомпрессоров и турбонасосов), служащих для сжатия рабочего тела и транспортирования его потребителю. [c.51] Смешение газов. Рассмотрим смешение газовых потоков и смешение газов при наполнении резервуаров. [c.51] По известным 7 м и Км определяются остальные параметры смеси. [c.52] Вернуться к основной статье