Методичні вказівки
Реальні робочі тіла можуть перебувати в таких фазових станах:
рідина – за температури й під тиском, які нижчі, ніж у стані насичення;
двофазний стан рівноваги «рідина - пара» (стан насичення), коли кількість пари, що утворюється у процесі кипіння, дорівнює кількості конденсуючої пари. Суха пара при цьому відсутня, х = 0. Тиск, за якого кипляча рідина перебуває у стані рівноваги з парою, називають пружністю (тиском) насиченої пари – Рн. Відповідну цьому станові температуру називають температурою насичення (кипіння) Тн. У процесі кипіння відбувається активне пароутворення.
Процес, зворотний процесу пароутворення, називається конденсацією. У техніці ці процеси відбуваються, як правило, за P = const, T = const.
Температура насичення Тн залежить від тиску й виду робочого тіла. Зі збільшенням тиску величина Тн зростає. Якщо з’єднати точки, що відповідають Рн за різних Тн, то одержимо криву зміни тиску насичення Рн від температури тобто криву кипіння.
двофазний стан вологої насиченої пари, що є сумішшю сухої пари з крапельками рідини, які містяться в пару у завислому стані. Масова частка сухої пари Mcп у суміші називається показником сухості х = Мсп/М, част.од., х<1
Температура вологої пари; киплячої рідини й сухої пари збігається з температурою насичення (Ткр = Твп = Тн).
З випаровуванням останньої краплі завислої в парі рідини пара стає сухою (насиченою).
сухий однофазний стан пари характеризується величиною показника сухості х = 1,0. Якщо з’єднати точки, що позначають стан сухої пари за різних Тн и Рн, то одержимо криву сухої пари.
Отримати суху пару за наявності рідини – неможливо.
стан перегрітої пари одержують, якщо її температура Т > Тн вища за температуру насичення під сталим тиском. Отримати перегріту пару можна підводячи до сухої насиченої пари теплоту або зменшуючи тиск пари в ізотермічних умовах.
Перегріта пара робочого тіла є ненасиченою і зі зростанням температури перегріву за своїми властивостями наближається до газів.
Розрахункові співвідношення
Основні процеси водяної пари |
Змінення внутрішньої енергії |
Кількість роботи |
Кількість теплоти |
Ізохорний |
∆uv = (i2 – P2v) – (i1 – P1v) = i2 – i1 – v (P2 – P1) |
lv = 0 |
qv = ∆u |
Ізобарний |
∆uP = (i2 - Pv) – (i1 – Pv1) = i2 – i1 – P(v2 – v1) |
lP = q – ∆u =P (v2 – v1) |
qP = ∆i |
Ізотермний |
∆uT = (i2 – P2v2) – (i1 – P1v1) |
lt = q – ∆u |
qt = T (s2 – s1) |
Адіабатний |
∆us = (i2 – P2v2) – (i1 – P1v1) |
ls = ∆u = u1 – u2 |
qs = 0 |
Витікання газів і пари Критичний тиск
Тиск, який встановлюється в горловині сопла, коли витрата газу є найбільшою, називається критичним, воно є найменшим можливим тиском газу в вказаному січенні:
Відношення тисків:
Називається критичним відношенням тисків при витіканні газів
βкр ≈ 0,5
Витрата газу через сопло приймає максимальне значення Gмакс, коли в його горловині встановлюється критичний тиск
Максимальна витрата газу через сопло визначається січенням його горловини (fмін), природою газу (R) та значенням його початкових параметрів Р1 та V1.
Сопло, що звужується, це сопло, січення f якого зменшується по направленню до виходу, де воно має найменше значення fмін і є горловиною сопла.
Сопло, що розширюється (сопло Лаваля) призначено для перетворювання в кінетичну енергію великих перепадів тиску і отримання швидкості витікання, що вище за критичну.