ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основы газодинамики сжимаемой жидкости из "Паровые турбины " Жидкость, как сплошная среда, отличается ог твердого тела легкой подвижностью своих частиц. В механике сплошной средой называют физические объекты, основные характеристики которых (плотность, давление, температура и др.) изменяются непрерывно. Движения жидкостей и газов имеют много общих свойств, поэтому их обычно изучают вместе. [c.20] В зависимости от основных свойств — сжимаемости и вязкости — жидкости соответственно разделяют на несжимаемые и сжимаемые и идеальные (невязкие) и реальные (вязкие). [c.20] В зависимости от числа М различают дозвуковые (М 1), звуковые (М=1) и сверхзвуковые (М 1) течения газов. [c.20] Под жидкостью обычно понимают капельную жидкость, газ пли пар. Следовательно, газ можно рассматривать как частный случай жидкости. [c.21] Для изменения формы твердого тела к нему необходимо приложить силы конечного, иногда довольно большого значения. Для медленной деформации жидкости достаточны самые ничтожные силы, которые в предельном случае бесконечно малой деформации равны нулю. Однако жидкость, подобно твердому телу, при быстрой деформации оказывает ей сопротивление. Но как только движение жидкости прекращается, это сопротивление очень быстро исчезает. Свойство жидкости оказывать сопротивление деформации называют вязкостью. При деформации вязкость проявляется в виде внутреннего трения. [c.21] Если в движущемся газе отсутствует внутреннее трение, такой газ называют идеальным. Реальные газы вследствие вязкости ие могут скользить вдоль поверхности тела, так как скорости частиц, граничащих (соприкасающихся) с ней, равны нулю. Газ как бы прилипает к поверхности тела. Одиако эта скорость резко возрастает при удалении от обтекаемой поверхности. На внешней границе весьма тонкого по сравнению с размерами тела пограничного слоя скорости газа достигают значений, соот-ветствую цих значениям свободного скольжения идеального газа. Поэтому понятие идеального газа может быть применено при расчете обтекания таких тел, как крыло, лопатки турбины, и др. В случае если пограничный слой отрывается от поверхности тела, характер течения вязкого газа значительно отличается от характера течения идеального газа. [c.21] При расчете паровых турбин непрерывное течение газа (перегретого пара) можно рассматривать как равновесный процесс. Это означает, что движущийся пар находится в термодинамическом равновесии и имеет вполне определенные значения параметров ( и р, Л и 5 и т. д.), непрерывно изменяющиеся с течением времени и при переходе от одной точки потока к другой. Движение идеального газа при большинстве расчетов считают ста- 1,ио[1арным (установившимся). Такн.м образом, в каждой точке потока газа скорости с, а также другие параметры (р, и, 1 и т. д.) имеют определенные, не изменяющиеся во времени значения. Как правило, течение считают одномерным, т. е. изменения параметров и скорости газа происходят в одном направлении, а в остальных они либо постоянны, либо принимаются равными осредненным значениям. [c.21] Соотношение (35), являющееся уравнением сохранения энергии для установившегося движе1шя газа, справедливо независимо от того, сопровождается ли течение газа в системе потерями нли происходит без потерь. [c.23] Таким образом, при отсутствии обмена теплотой и механической энергией с внешней средой изменение кинетической энергии определяется разностью энтальпий, или теплоперепадом, между рассматриваемыми сечениями. [c.23] Для замкнутых систем тел справедлив закон сохранения импульса, который можно сформулировать так суммарный импульс замкнутой системы сохраняется при любых процессах, происходящих в ней. [c.23] Второй и третий законы Ньютона позволяют решить по существу любую задачу механики. Правда, в некоторых случаях применение этих законов может быть связано с большими трудностями. [c.23] Формулу (40) называют уравнением импульсов для потока идеального сжимаемого газа (без учета внешних воздействий и сил тяжести). [c.24] Если кроме сил давления необходимо также учитывать другие силы, то в уравнении (38) под разностью сил Rl—/ 2 понимают равнодействующую всех сил в проекции на направление движения. [c.24] Уравнение (41) легко получают из законов Бойля — Мариот-та и Гей-Люссака. [c.24] Отношение Ср/с называют показателем адиабаты х. Показатель адиабаты перегретого водяного пара изменяется в пределах от 1,26 до 1,33, а сухого насыщенного пара составляет 1,135. [c.24] Рассмотрим, как должна изменяться площадь Р проходного се-чб11ия сопла или любого другого канала по мере расширения рабочего тела при различных режимах (дозвуковых и сверхзвуковых) течения. В качестве рабочего тела здесь и в дальнейшем будем рассматривать водяной пар. [c.25] Из формулы (48) и табл. 2 следует, что для получения сверхзвуковой скорости па выходе из сопла, если на его входе скорость близка к пулю (или дозвуковая), необходимо специально профилировать сопло оно должно сужаться на начальном участке, а затем расширяться. При достаточно большой разности давлений скорость потока в самом узком сечении сопла станет равной местной скорости звука, а дальнейшее ускорение сверхзвукового потока будет происходить па расширяющемся участке. Работающее так сопло называют соплом Лаваля и применяют в паровых и газовых турбинах, реактивных двигателях, ракетах. [c.26] Распределение параметров пара (давления р, скорости с, удельного объема у), а также изменение площади вдоль сопла Лаваля показано па рис. 8, а. Эскиз этого сопла показан па рис. 8, б. Самое узкое сечение сопла называют критическим и обозначают его площадь Соответственно скорость, давление и удельный объем в этом сечении также называют критическими н обозначают с, р и у. Скорость пара от входа сопла до критического сечения меньше скорости звука, а в критическом сечении она равна скорости звука. В сечениях после критического и до выхода из сопла течение пара происходит со сверхзвуковой скоростью. [c.26] НИИ давлений меньше критического (е е ), расход остается постоянным и равным критическому (/. [c.27] При течении пара часть его кинетической энергии вследствие действия сил трения необратимо превращается в теплоту, выделяющуюся в поток. Эта теплота компенсирует уменьшение внутренней энергии пара, т. е. повышает его температуру и работу расширения. Часть теплоты трения, затрачиваемая на работу расширения пара, преобразуется в энергию его движения, а остальная часть является потерей полезной работы. [c.29] Вернуться к основной статье