Работа трения в потоке

РАБОТА ТРЕНИЯ В ПОТОКЕ [c.229]

До сих пор мы рассматривали циклы, в которых процесс расширения пара в двигателе происходил обратимо. В паровых двигателях расширение пара сопровождается рядом потерь. Если иметь в виду паровую турбину, которая среди других двигателей имеет преимущественное распространение на тепловых электрических станциях, то основная потеря в ней — трение в потоке пара, на которое тратится часть полезной работы. Работа трения превращается в тепло, которое усваивается паром. Это вызывает рост энтальпии пара в конечном состоянии, Таким образом, если простей- [c.178]

Процессы адиабатного расширения рабочего тела с совершением работы, происходящие в реальных устройствах, например при ускорении потока газа в соплах, при расширении газа или пара в турбинах, детандерах и г. п., всегда характеризуются наличием некоторой необратимости, вызванной трением в потоке. [c.375]

Основной из них является тепловая потеря, связанная с трением в потоке пара при прохождении им через проточную часть турбины, на которое затрачивается часть работы расширения пара. Рабата трения превращается в тепло, которое усваивается паром, в результате чего 14 211 [c.211]

В предыдущих параграфах было показано, что ири подводе тепла или совершении работы трения в движущемся по цилиндрической трубе с дозвуковой скоростью газе происходит увеличение числа М то же явление наблюдается в дозвуковом потоке при сужении трубы без теплообмена и трения. [c.151]

До сих пор мы рассматривали циклы, в которых процесс расширения пара в двигателе происходил обратимо. В паровых двигателях расширение пара сопровождается рядом потерь. Если иметь в виду паровую турбину, которая среди других двигателей имеет преимущественное распространение на крупных паросиловых установках, то основная потеря в ней — трение в потоке пара, на которое тратится часть работы расширения. Работа трения превращается в тепло, и оно вновь усваивается паром. Это вызы-, вает рост теплосодержания пара в конечном состоянии. Таким образом, если простейший цикл при обратимом расширении изображается в Г -диаграмме, как показано на рис. 4-20, то при расширении с трением конечная точка процесса расширения будет находиться на той же изобаре (так как конечное давление оставалось то же), но несколько правее, положим в точке 2 (рис. 4-23). Самый процесс расширения при учете трения условно изображают прямой 1-2 . Таким образом, в этом случае адиабатный процесс расширения сопровождается ростом энтропии, что объясняется наличием необратимого процесса трения. [c.193]

Используя формулы (2.37), (2.56) —(2.70), можно получить выражения для градиента давления, температуры, сухости, плотности и размерной и безразмерной скорости пара. Такие выражения без учета трения в потоке и влияния перестройки потока пара на его параметры получены Леви [20], а позднее с учетом трения и перестройки профиля скорости по длине трубы — в работе [28]. [c.65]

Малые значения чисел Рейнольдса свидетельствуют о преобладании работы сил внутреннего трения в потоке жидкости и соответствуют ламинарному течению. Большие значения Не соответствуют преобладанию кинетической энергии и турбулентному режиму течения. Граница начала перехода одного режима в другой — критическое число Рейнольдса — составляет Кекр 2300 для круглых труб (в качестве характерного размера принимается диаметр трубы). [c.24]

На создание потока газа через нагнетатель расходуется работа /д и отводится теплота <7д(<7тр — теплота трения в <7д не входит). Если состояние потока на входе характеризуется параметрами pi, ti, Vi и Wi, а на выходе — параметрами рз. h, 2 и W2, то основное уравнение для потока примет вид [c.251]

Процесс энергоразделения неотделим от процесса диссипации части механической энергии в тепло, возникающего из-за совершения работы по преодолению турбулентных напряжений. Вследствие энергетической изолированности течения в предположении незначительности абсолютной величины гидравлических потерь преодоление потоком турбулентного трения однозначно связано со снижением давления в потоке. Это снижение давления, трактуемое как потеря энергии, вызывает снижение эффекта температурного разделения в вихревой трубе по отношению к эффекту, который возникал бы в случае идеального течения без трения. Поэтому термодинамическая эффективность процесса энергоразделения в вихревой трубе может быть оценена внутренним адиабатным КПД [c.182]

Исследования течений газа со взвешенными твердыми частицами в трубах были начаты в 1924 г. [252]. В этой работе и других, опубликованных в последующие годы, проводилось измерение трения, потерь давления и массового расхода при течении в прямых и изогнутых трубах [33, 45, 60, 120, 210, 257, 606, 651]. Введение в поток твердых частиц всегда приводило к возрастанию потерь давления и коэффициента трения ). [c.153]

Вторая часть теплового потока, очевидно, в точности равна энергии, расходуемой газом на совершение работы трения [c.15]

Исследуем влияние трения на изменение параметров турбулентного газового потока в трубах постоянного диаметра. Для этого заменим работу силы трения в соотношении (6) общепринятым в гидравлике выражением [c.184]

Это соотношение было установлено Л. А. Вулис.ом ) и лолу-чило название условия обращения воздействия. Особенность этого соотношения состоит в том, что знак его левой части изменяется при переходе значения скорости через критическое. Поэтому характер влияния отдельных физических воздействий на газовое течение противоположен при дозвуковом и сверхзвуковом режимах. Воздействия, вызывающие ускорение в дозвуковом потоке (сужение канала, подвод дополнительной массы газа, совершение газом работы, трение и подвод тепла dF <0, dG > О, dL > О, [c.203]

При последующем осреднении по времени преобразованных уравнений в них появляются дополнительные члены, представляющие собой турбулентные напряжения трения, турбулентный поток тепла и дополнительную диссипацию энергии, отвечающую рассеиванию работы турбулентного трения. [c.249]

Так как процесс адиабатный, а кинетическая энергия газа и потери на трение в пористой перегородке при малой скорости потока пренебрежимо малы (так как пропорциональны квадрату этой скорости), то, учитывая, что справа от перегородки газ совершает работу, а слева от нее работа производится над газом, по первому началу имеем Q = 2— i + jP2 2—= откуда [c.126]

Если сравнить истечение через отверстие (без насадка) с истечением через насадок, то будет ясно, что на участке потока от сечения а—а до сжатого (см. рис. 6.32) движение при наличии насадка происходит под большим напором, чем при отсутствии насадка. Поэтому скорость в сжатом сечении насадка будет больше, чем в сжатом сечении за отверстием при одинаковом напоре Я. А поскольку степень сжатия струи внутри насадка и за отверстием практически одинакова, то при одинаковой площади отверстия и насадка расход через последний будет больше, чем через отверстие. Очевидно, этот выигрыш будет тем больше, чем глубже вакуум в сжатом сечении. Правда, при наличии насадка в потоке появляются дополнительные потери, которых нет в струе, вытекаюш,ей через отверстие. Это потери на расширение потока внутри насадка и потери на трение по его длине. Однако, как показывают расчеты и эксперимент, при длине насадка /н = (3. .. 4) эти потери намного меньше, чем повышение действующего напора. Поэтому данный насадок увеличивает расход. Этот эффект возрастает, если применить конический расходящийся насадок (рис. 6.34, б), в котором должен быть обеспечен безотрывный режим течения. Сведения о насадках других форм приведены в работе [1]. [c.178]

Последующие главнейшие работы в области гидравлики принадлежат Галилею (1564 — 1642 гг.), Торичелли (1608 — 1647 гг.), Паскалю (1623— — 1662 гг.) и Исааку Ньютону (1642 — 1726 гг.). Торичелли сформулировал закон истечения жидкости из отверстий. Паскалю принадлежит закон о передаче давления внутри жидкости (закон Паскаля), а Исаак Ньютон высказал гипотезу о внутреннем трении в жидкости и установил закон динамического подобия потоков, широко применяющийся в настоящее время в теории моделирования при гидравлических лабораторных исследованиях. [c.6]

Функцию называют диссипативной функцией. Эта функция представляет собой количество теплоты, возникающей в потоке вязкой жидкости за счет необратимой работы сил внутреннего (вязкого) трения, и выражается через градиенты скоростей. [c.22]

Тепловые потоки, которые обусловлены работой сил трения, в некоторых случаях имеют очень большие значения. Например, при взаимодействии с воздухом возвращающихся искусственных спутников Земли тепловые потоки к их наружной поверхности столь велики, что могут привести к разрушению, если спутник не имеет специальной тепловой защиты. [c.199]

В реальном потоке (вязкий газ с неравномерным распределением скорости в пограничном слое) условие эквивалентности работы трения и теплоты трения не выполняются (не вся работа трения превращается в теплоту). [c.200]

Очевидно, разбивая весь отсек жидкости (рис. 4-27), заключенный между расчетными сечениями / — /и2 — 2на соответствующие кубические единицы и затем подсчитывая для всех этих кубических единиц значения Ф, мы можем найти и работу сил трения (в секунду), т. е. ЕФ в пределах потока, ограниченного сечениями 1 - 1 2 — 2. Легко видеть, что потеря напора от сечения 1 — 1 до сечения 2 — 2 может быть представлена формулой [c.180]

Общин характер местных потерь напора. На отдельных участках русла (трубопровода), где имеются повороты, местные расширения и сужения русла и т п., возникают местные потери напора, обусловленные, так же как и потери по длине, работой сил трения. Но эти силы трения в узлах резко изменяющегося движения, свойственных местным сопротивлениям , распределяются в потоке весьма неравномерно. [c.183]

Трение в жидкости иройвлйется только при ее движеиии. Под влиянием сил трения в потоке формируется определенный профиль скорости, видом которого и определяется работа сил трения. Расчеты показывают, что составляющая отрицательна. Работа этого вида связана с распространением внутрь потока тормозящего действия неподвижной стенки, например, внутренней поверхности воздуховода. В отличие от этого составляющаявсегда положительна, она представляет собой остаток полной работы сил трения который не расходуется на передачу внутрь [c.171]

При оценке эффективности работы брызгальных бассейнов широко использовались исследования в лабораторных и натурных условиях, где устанавливались закономерности изменений параметров воды и воздуха [16, 17, 23, 29]. Были разработаны методики расчета и соответствующие программы, пригодные для использования в инженерной практике. Общая расчетная схема относится главным образом к области стабилизированных аэротермических характеристик, т. е. относится к брызгальному бассейну большой протяженности и, в частности, к концевой его части, которая отличается малой активностью и малыми энергетическими потенциалами. В этих же работах рассматривается гидродинамика ламинарного потока при наличии легкопроницаемой шероховатости, рассчитаны профили скорости и трения в потоке, установлена плотность распределения частиц, их снос потоком и соответствующие профили. Показано, что трансформация поля скоростей определяется действием трех механизмов торможением частицами основного потока, диффузией кинематической энергии от свободного потока в результате трения между слоями жидкости, переносом кинетической энергии свободного потока частицами при их движении от быстрых слоев течения к замедленным. [c.28]

Первый член в правой части последнего уравнения — мощность сил внутреннего трения в потоке. Она диссипируется как в несжимаемой, так и в сжимаемой ньютоновской жидкости. Последний член этого уравнения в случае пренебрежения сжимаемостью обращается в нуль, так как div с" = О при = onst. В паровых турбинах он имеет существенное значение. Его смысл — использование части работы сил внутреннего трения в процессе расширения. Это явление в теории паровых турбин учитывается коэффициентом возврата тепла. [c.60]

Когда внешняя полезная работа гопол в потоке не совершается (штл = О) и силами трения можно пренебречь (wi 2 = 0), то потенциальная работа идет на изменение только кинетической энергии движения и изменение высоты центра тяжести потока [c.43]

Этот признак нисколько не противорс пгг основному положению термодинамики о том, чго критерием теплового равновесия взаимосвязанных тел служит равенство их температур. В подтормажи-вае.мом у поверхности слое непрерывно расходуется кинетическая эиергия потока п поддерживается иеобрати.мый процесс внутреннего тепловыделения за счет работы трения. В таких условиях понятие о тепловом равновесии в термодинамическом смысле неприменимо. [c.135]

Работа турбины затрачивается на сжатие в компрессоре воздуха. Теплота ( , эквивалентная работе сжатия наддувочного воздуха, возвращается в цилиндр двигателя при наполнении. При сжатии воздуха в компрессоре он подогревается и дополнительно вносит в цилиндр теплоту Q , Подогрев воздуха происходит от выпускных газов (теплота ( ю) и охлаждающей жидкости (теплота (2а) В большинстве двигателей, работающих с высоким наддувом, устанавливается холодильник наддувочного воздуха. Теплота, отводимая в холодильник, обозначена Q . Теплота, эквивалентная энтальпии сжатого воздуха возвращается обратно в поршневую часть. В турбрше и компрессоре имеются потери теплоты трения в подшипниках ( д. Теплота, эквивалентная работе трения в подшипниках, выносится из турбины смазочным маслом в холодильник и присоединяется к тепловому потоку, который выносится из двигателя охладителем. [c.241]

Реальная вязкая жидкость характеризуется наличием сйл трения, которые возникают при ее движении. Силы трения в потоке жидкости, состоящем из множества элементарных струек, играют двоякую роль во-п е р в ы х, благодаря работе сил трения часть меХанич 1 ой энергии жидк переходит в тепло, которое рассеиваемся это 6б тoяfтeЛь fвo должно способствовать уменьшению механической энергии жидкости вдоль струйки (вниз по течению) во-вторых, в связи с действием сил трения между отдельными элементарными струйками создаются такие уййоШ я, при кото >ых механическая энергия одной струйки в общем случае передается другой (соседней) струйке получается как бы диффузия механической энергии через боковые поверхности струек в результате возникает пот ок энергии, движущейся поперек потока жидкости. Как показывает более подробное рассмотрение вопроса, движение (диффузия) энергии происходит от центральной части потока к стенкам русла. За счет этого обстоятельства удельная энергия центральных струек потока уменьшается по их длине (на некоторую величину А ) удельная же энергия п ифериййых (пристенных) струек соответственно возрастает (на величину Д ). [c.82]

Для того чтобы канал работал на режиме МГД-генератора iiz>0), нужно, чтобы средняя скорость потока была больше скорости дрейфа в случае работы канала на режиме насоса пли ускорителя iz< 0) средняя скорость в канале меньше скорости дрейфа. Знак плотности тока определяет и направление электромагнитной силы. На основании (107) заключаем, что в МГД-ге-нераторе электромагнитная сила направлена против потока Ez <0), а в насосе и ускорителе — по потоку (Е,,>0) градиент давления по длине канала (без учета трения) в МГД-гене-раторе должен быть отрицательным (др1дх<0), а в насосе пли ускорителе — положительным dpjdx > 0) ). [c.216]

Под количеством теплоты ii 2 в уравнении (9.17) подразумевается как теплота, полученная текущей жидкостью от внешней среды путем теплооб- мена с ней, так и теплота, выделяемая в потоке внутренними источниками теплоты, например, вследствие сгорания части жидкости, т. е. — общее или суммарное количество теплоты, полученной текущей жидкостью на пути 1—2. Теплота трения Цтр в величину д, 2 не входит. Действительно, в основном уравнении (2.8) q представляет собой количество теплоты, полученной телом от других тел (источников теплоты), а / — полезную внещнюю работу, отданную внешнему объекту ни теплота трения q,np, ни работа против сил трения 1 ,р в значение q или I не входят. [c.293]

Рассмотрим параметры трения в турбулентном пограничном слое на проницаемой поверхности со вдувом для так называемого предельного случая, характеризующегося числом = УосХ/ч -у со. Ограничимся простейщим случаем, полагая, что основной поток и вдуваемый газ имеют одинаковые физические свойства, а количество тепла, выделяемое в результате работы сил вязкости, равно количеству тепла, отведенному за счет теплопроводности (при этом число Прандтля Рг=1). При этих [c.464]

H изображаются в s — Т-диаграмме плоп1,адью под кривой 2—2д (пл. а—2—2д.— Ь). Из сравнения работы трения (пл. а—2—1—2д—Ь) и потерь располагаемой работы (пл. а—2—2д—Ь) следует, что потери кинетической энергии потока вследствие трения составляют лишь часть теплоты трения, т. е. q-yp > АЯгр. Это связано с тем, что часть теплоты трения А(/,р (пл. 1—2—2д), усваиваясь рабочим потоком, увеличивает располагаемую работу вследствие увеличения удельного объема рабочего тела на выходе пз сопла. [c.18]

Если в процессе дросселирования теплота не подводится к рабочему телу и не отводится от него, то уравнение (13.26). можно упростить. Такой процесс иосит название адиабатного дросселирования (q = 0). При дросселировании работа расширения рабочего тела от давления р до давления р., полностью затрачивается на образование турбулентных завихрений и преодоление сопротивления трению. Совершаемая потоком работа трения превращается в теплоту Q,p, которая полностью воспринимается самим потоком. В соответствии со вторым началом термодинамики это приводит к возрастанию энтропии потока, поэтому процесс дросселирования внутренне иеобра-т и м, так как теплоту трения нельзя преобразовать в работу. В случае адиабатного течения 0) без совершения техниче- [c.20]

В настоящее время в криогенной технике широко используют метод адиабатного расширения для получения низких температур. Процесс расширения газа, близкий к изоэптроиному, осуществляется в этих установках в иоршиевых детандерах и турбодетандерах с отдачей внешней работы. При расширении в области влажного пара понижение температуры в адиабатных процессах (dq = 0) обратимого расширения (ds = 0) и дросселирования одинаково. Однако состояния по завершении каждого из процессов 7—9 и 7—8 различны. Трение в необратимом процессе дросселирования 7—8 привело к увеличению паросодержа-ния потока в конце процесса по сравнению с обратимым процессом 7—9. Увеличепие паросодержания будет тем выше, чем больше работа расширения. Для паровых холодильных машин процесс расширения осуществляют от состояния насыщенной или ненасыщенной жидкости, В этом случае работа расширения в детандере сравнительно мала. Поэтому в паровых холодильных машинах, учитывая также высокую стоимость детандера в сравне- [c.123]

Экспериментальные исследования. Коэффициент трения магнитогидродинамических потоков в трубах. Число экспериментальных работ, посвяш,енных изучению течения вязкой несжимаемой проводяш,ей жидкости в магнитогидродинамических трубах, сравнительно невелико. Первой из них принято считать работу Гартмана и Лазаруса, хотя отдельные экспериментальные результаты были известны раньше. В этой работе были изложены результаты, полученные при течении ртути в трубах прямоугольного и круглого сечений малого диаметра при наложении на поток попе- [c.429]

Основополагающим трудом по гидравлике считают сочинение Архимеда О плавающих телах , написанное за 250 лет до нашей эры и содержащее его известный закон о равновесии тела, погруженного в жидкость. В конце XV в. Леонардо да Винчи написал труд О движении воды в речных сооружениях , где сформулировал понятие сопротивления движению твердых тел в жидкостях, рассмотрел структуру потока и равновесие жидкостей в сообщающихся сосудах. В 1586 г. С. Стевин опубликовал книгу Начало гидростатики , где впервые дал определение силы давления жидкости на дно и стенки сосудов. В 1612 г. Галилей создал трактат Рассуждение о телах, пребывающих в воде, и тех, которые в ней движутся , в котором описал условия плавания тел, В 1641 г. его ученик Э. Торричелли вывел закономерности истечения жидкости из отверстий. В 1661 г. Б. Паскаль сформулировал закон изменения давления в жидкостях, а в 1687 г. И. Ньютоном были установлены основные закономерности внутреннего трения в жидкости. Эти ранние работы были посвящены отдельным вопросам гидравлики и только в XVIII в. трудами членов Российской Академии наук М. В. Ломоносова, Д. Бернулли, Л. Эйлера гидравлика сформировалась, как самостоятельная наука. [c.7]

Под количеством теплоты j в уравнении (4.36) подразумевается как теплота, полученная текущей жидкостью от внешней среды путем теплообмена с ней, так и теплота, выделяемая в потоке внутренними источниками теплоты (например, вследствие сгорания части жидкости п т. п.), т. е. 1 2 есть общее или суммарное количество теплоты, полученной текущей жидкостью на пути 1—2. Теплота трения в величину не входит. Действительно, в основном уравнении (4.36) q представляет собой количество теплоты, полученной телом от других тел (источников теплоты), I — полезную внешнюю работу, отданную внешнему объекту ни теплота трения qjp, ни работа ripjOTHB сил трения в. значение q или / не входят. В самом деле, при наличии трения на преодоление сил трения должна затрачиваться работа Так как работа против сил трения полностью переходит в теплоту, пнутри данного количества текущей жидкости выделится количество теплоты qjj,, эквивалентное Учитывая влияние трения на течение жидкост[1, в правую часть уравнения (4.36) можно, подобно тому, как это было сделано для /техп и q, подставить значения /.г,, и q p. Вследствие эквивалентности работы трения /т,, и теплоты трения обе эти величины взаимно сокращаются и, таким образом, выпадают из уравнения (4.36). Из этого следует, что уравнение (4.36) справедливо для стационарных как обратимых течений, не сопровождающихся действием сил трения, так и для необратимых течений с трением и имеет один и тот же вид в обоих этих случаях. [c.315]

Чем больше силы трения в реальной жидкости, тем больше, при равных прочих условиях, потери напора hj-. Между силами трения и потерями напора hf (т. е. работой сил трения) существует, естественно, определенная зависимость. Зная распределение в потоке напряжений х, а также скоростей и (дающих нам величину перемещений частиц жидкости), мы могли бы подсчитать работу сил трения и тем самым определить потери напора. Однако такая задача является весьма трудной, в частности, в связи с тем, что поле скоростей и нам часто бывает неизвестным. Здесь приходится идти особыми приближенными путями, освещаемыми ниже. При этом, рассматривая вначале простейший случай движения жидкости — установившееся равномерное движение (местные потери отсутствуют) — мы пользуемся особым уравнением, которое дает связь только между силами трения и потерями напора. Это достаточно точное уравнение принято называть основным уравнением установившегося равномерного движения жидкости (см. 4-2). На основании этого уравнения, а также на основании законов Ньютона о силах внутреннего трения (см. 4-3), мы далее и устанавливаем необходимую нам зависимость, связывающую потери напора и скорости движения жидкости. Этот вопрос достаточно хорошо решается теоретически для простейших случаев ламинарного движения (см. 4-4 и 4-5). В случае турбулентного режима приходится прибегать к использованию некоторых экспериментальных коэффищ1ентов, вводимых в теоретический анализ. [c.130]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...