31. Тарылған саптамадан ағып шығу. Критикалық жылдамдық
Адиабатты ағып шығу кезінде мүмкіншілік жұмысын (6.6), ал жылдамдықты (6.9) бойынша табамыз:
(6.10)
немесе
(6.11)
Ағып
шығу жылдамдығы газдың саптамаға
кірердегі бастапқы күйі мен сыртқы
қысымына (
)
байланысты.
Ағып шығудағы газдың массалық мөлшері (кг/с) мына теңдеу арқылы табылады:
m=fw/v2 (6.12)
мұндағы f- арнаның шығу қимасының ауданы; w- ағып шығу жылдамдығы; v2- газдың арнадан шығар қимасындағы меншікті көлемі. Идеалды газдың адиабатты ағып шығудағы меншікті көлемі
(6.13)
Егер (6.11) және (6.13) теңдеулерін (6.12)-ге қойсақ, онда
немесе
(6.14)
Идеалды
газдың массалық мөлшері арнаның шығар
қимасы (f) мен оның ұлғаю дәрежесіне
байланысты болады.
Қоршаған ортаның қысымының критикалық қысымнан төмен мәнінде тарылған саптаманың шығар қимасындағы қалыптасқан газдың жылдамдығын критикалық жылдамдық деп атайды. Оның мәнін (6.11)-дегі -дің орнына (6.15)-ті қойып табуға болады
(6.16)
Егер
ағып шығу процесі адиабатты болса, онда
,
ал
екенін ескере отырып (6.16)-дан мына
қарапайым теңдеуді аламыз
(6.17)
Газдар ағынының термодинамикалық теориясы бойынша дыбыс жылдамдығы Лаплас формуласынан табылады
Идеалды газ үшін демек
Ал
шамасы
тарылған саптаманың шығар қимасындағы
критикалық ағып шығу тәртібіндегі
газдағы дыбыс жылдамдығын анықтайды,
немесе ағып шығудағы газдың критикалық
жылдамдығы жергілікті дыбыс жылдамдығына
тең болады. (wk=a).
32. Су буының ағып шығуы
Идеалды газдардың ағып шығуына арнап алынған формулаларды су буы үшін тек жуықтап есептеулерге ғана қолдануға болады, мұнда қыздырылған бу үшін к=1,3, ал құрғақ қаныққан бу үшін к=1,135 деп алу керек.
Егер ағып шығу жылдамдығы критикалық мәнінен кіші болса, онда жылдамдық мына формула бойынша есептелінеді
(6.23)
мұндағы һ1 және h2 мәндерін су буының кестесінен немесе hs-диаграммасынан бастапқы параметрлер мен соңғы қысым арқылы және ағып шығу процесін s1=s2 шарты орындалатын адиабатты процесс деп қарастыру арқылы табады.
Су буының, қиыстырылған саптамадан ағып шығу жылдамдығын жоғарыдағы формула бойынша табады:
мұндағы h1 – су буының саптамаға кіре берісіндегі энтальпиясы, кДж/кг; h2 – ағып шығу ортасының параметрлеріне сәйкес будың энтальпиясы, кДж/кг.
Будың массалық мөлшері үзіліссіздік теңдеуі бойынша анықталады:
,
кг/с.
Ағып шығудың қайтымсыз процесінде нақты шынайы жылдамдық (6.5 - сурет), мұндағы h2ш – қайтымсыз процеске сәйкес келетін энтальпия.
33. Жылу беріліс әдістері
Жылуалмасу теориясы жылу беріліс заңдары мен оның сандық сипаттамаларын зерттеумен айналысатын ғылым болып табылады.
Жылу беру процесі үш түрлі әдіспен жүзеге асуы мүмкін: жылуөткізгіштік, конвективті және сәулелі жылуалмасу. Бұл әдістердің табиғаты бір бірінен бөлек және әртүрлі заңдармен сипатталады.
Барлық заттарда жылу жылуөткізгіштікпен беріледі – мұнда жылу энергиясы микробөлшектердің қозғалуы арқылы беріледі. Молекулалар, атомдар, электрондар және басқа микробөлшектер қозғалады да энергиясын жай қозғалатын бөлшектерге беріп, жылуды температурасы төмен аймаққа тасиды.
Сұйықтарда жылу беру араластыру процесі арқылы да іске асырылуы мүмкін. Мұнда жылу бөлектенген молекулалармен емес, көлемі үлкен макроскопиялық ыстық сұйық температурасы төмен аймаққа қарай ағып, өзімен бірге жылуды тасиды.
Заттың макроскопиялық көлемдерімен бірге жылу беруді конвективті жылу беру деп атайды.
Көп жағдайда сұйық пен қатты бет аралығындағы жылу алмасуды есептеуге тура келеді. Бұл процесті конвективті жылуалмасу деп атайды. Мұнда жылу сұйықтан қатты бетке немесе кері қарай беріледі.
Жылу берудің үшінші әдісі болып сәулелі жылу алмасу аталынады. Мұнда жылу сәулелену арқылы кез келген мөлдір ортада, оның ішінде вакуумда да беріледі. Мысалы Күннен Жерге космос арқылы жылу тек осы әдіспен ғана беріледі. Жылу алмасу кезіндегі энергияны тасымалдайтын бөлшектер ретінде фотондар қызмет атқарады.
Көп жағдайда жылу беру бірнеше әдіспен бір уақытта іске асырылады. Кей кездерде ғана аздығына байланысты бір немесе екі бірдей әдіспен берілетін жылуды есепке алмайды.