Методические указания

Уравнение первого закона термодинамики для потока является основой, на которой строится вся теория истечения. Необходимо разобраться в физическом смысле отдельных членов уравнения первого закона термодинамики. Представлять себе, почему в суживающихся цилиндрических каналах скорость потока не может превзойти скорости звука; в каких случаях следует делать сопло сужающимся, а в каких - расширяющимся; уметь анализировать изменение параметров рабочего тела при движении его по соплу Лаваля. Понять принципиальную разницу в расчете скорости истечения идеального газа и водяного пара. Необходимо усвоить, что аналитические зависимости, выведенные для идеального газа, неприменимы для реального газа, а тем более для пара. Скорость истечения пара и реального газа следует рассчитывать по формуле

где h₁ и h₂ - значения энтальпии, в Дж/кг. Необходимо отчетливо представ­лять себе влияние трения на адиабатный процесс истечения идеального газа и водяного пара и уметь изображать реальный процесс истечения в T-s и h-s - диаграммах. При изучении адиабатного процесса дросселирования следует обратить внимание на то, что при дросселировании перепад давлений расходуется на преодоление сил трения, а увеличением кинетической энергии газа можно пренебречь, т.е.

При этом условии, как следует из первого закона термодинамики, энтальпия начала и конца процесса дросселирования одинакова (h₁ = h₂). Но процесс дросселирования нельзя отождествлять с процессом, протекающим при постоянной энтальпия. Уяснить разницу между адиабатным дросселированием и адиабатным процессом, при котором dq=O и ds=O. Понять, почему в результате дросселирования реального газа температура его может уменьшаться, увеличиваться или оставаться неизменной. [1, с. 229-211; 203-211].

Вопросы для самопроверки

1. Какие допущения лежат в основе вывода уравнения первого закона термодинамики для потока?

2. На что расходуется работа расширения газа в потоке?

3. Что такое сопло и диффузор?

4. Какая связь между изменением профиля канала и изменением скорости адиабатного течения рабочего тела?

5. Как вычислить действительную скорость истечения газа на выходе из сопла?

6. Какой процесс называется дросселированием?

7. Где используется процесс дросселирования?

8. Как изменяется температура реального газа при дросселировании?

Методические указания

Ознакомившись с конструктивной схемой и работой поршневых компрессоров, необходимо обратить внимание на то, что процессы всасывания и выталкивания, изображённые на индикаторной диаграмме, не являются изобарными, т.к. в этих процессах не происходит изменения состояния, а меня­ется только количество всасываемого и выталкиваемого рабочего тела. Обратить внимание, что на конечную температуру в конце сжатия и на работу привода компрессора значительно влияет показатель политропы сжатия. Необходимо уделить внимание изображению термодинамических процессов р-v и T-s -диаграммах. В связи с применением высокого давления в некоторых технологических аппаратах, необходимо разобраться в принципах работы многоступенчатых компрессоров. [4, с. 220-357].