Уравнение энергии для идеального и реального энергоизолированного течения, политропический интеграл, t-s – диаграммы процессов ускорения/торможения
Уравнение энергии – математическая формулировка закона сохранения энергии для жидкого элемента: изменение кинетической и внутренней энергии равно работе всех внешних сил и подведенного количества теплоты.
Для идеального
энергоизолированного течения:
Индексы«из, ад, S» означают, что процесс изоэнтропный, изотропный и адиабатный. Конечные параметры зависят от вида процесса.
Уравнение Бернулли:
Нереализуемое
условие:
Для реального
энергоизолированного течения:
Политропический интеграл:
Анализ формулы работы, примеры управления работой расширения/сжатия, кпд процессов расширения/сжатия. Коэффициент теплового сопротивления, коэффициент возврата тепла.
Работа в компрессоре:
Работа в турбине:
Топливо,
в котором содержится водорода больше
– лучше
.
Вода обирает тепло от потока при нагревании и испарении (скрытая теплота парообразования).
При впрыске воды или спирта работа будет увеличиваться .
Повышение давления на входе в турбину – полезно, в компрессор – не полезно.
При
падении КПД в условиях работы двигателя
должна вырасти
для компенсации затрат. Это приводит
к потере газодинамической устойчивости
работы.
Изоэнтропный и адиабатный потоки. Работа и кпд турбомашин, t-s диаграммы.
Адиабатный поток.
процесс
может быть реальным и идеальным (
).
Уравнение Бернулли:
Характеристики потерь и их взаимосвязь. Особенности гидродинамической трактовки коэффициента потерь кинетической энергии.
Компрессор:
–
добавочная
работа в политропном процессе, вызванная
наличием работы гидросопротивлений
(работа теплового сопротивления).
;
;
Турбина:
За счет тепла трения газ совершает работы больше, т.к. он самоподогревается.
;
;
При одном и том же уровне гидропотерь в процессах расширения, ускорения, совершаемых потоком, работы эффективнее.
Гидравлический способ определения потерь:
В гидравлике нет понятий изоэнтропической и действительной скорости на выходе.
Потери энергии в канале постоянного сечения (трубе) для капельных и сжимаемых жидкостей. Основные виды местных сопротивлений – конфузор и внезапное сжатие, диффузор и внезапное расширение.
Местные
сопротивления:
на трение в результате действия давления,
суммарные потери
,
где
,
,
коэффициент местного сопротивления,
среднемассовая скорость.
Потери на
конфузоре:
обусловлены вихреобразованием при
входе в трубу меньшего диаметра,
эмпирическая формула:
.
Потери на
диффузоре:
потери на удар, так как скорость жидкости
падает на малом расстоянии, соударяясь
с медленно текущей:
.