31 Вопрос. Скачки конденсации, тепловые скачки.

Основная идея теории В. А. Андреева и С. 3. Беленького — исследование прямых и косых скачков конденсации как тепловых скачков. Эта теория развита ими применительно к воздуху с небольшим содержанием водяных паров. Изменение массы газа в процессе конденсации считается пренебрежимо малым. Та же теория была применена М. Е. Дейчем [15] для влажного пара. В обоих случаях считается, что при прохождении через скачок полная энтальпия меняется. В уравнении энергии вместо плотности паровой фазы вводится плотность влажного пара. В результате этих допущений были получены простые зависимости между параметрами пара перед скачком и за ним.

Следует особо подчеркнуть, что сейчас анализируются свойства только теплового скачка, а не процессов горения или конденсации в целом. Для анализа задачи в целом необходимы дополнительные сведения о процессе. Рассмотрим скачок конденсации в предположении 1) пар перед скачком переохлажден и не содержит капелек жидкости 2) насыщенный пар и мелкие капельки жидкости за скачком находятся в тепловом равновесии 3) скорости капелек жидкости за скачком равны скорости пара. Общее между тепловым скачком и скачком конденсации состоит Б том, что в обоих случаях к потоку подводится теплота. Однако в тепловом скачке эта теплота подводится извне, и поэтому энтальпия торможения после скачка возрастает. В скачке конденсации теплота выделяется при конденсации части текущего пара и поэтому полная энергия потока до и после скачка остается постоянной. Кроме того, различие состоит в том, что после скачка давление и температура связаны условием фазового равновесия. Поэтому количество выделившейся при конденсации теплоты не может быть установлено произвольно, а связано с интенсивностью скачка. Следует различать конденсационные скачки в одно-, двух- и многокомпонентных средах. В последнем случае в потоке неконденсирующегося газа (или смеси газов) присутствуют пары конденсирующейся среды. Например, пары воды в сверхзвуковом потоке воздуха при определенных условиях спонтанно конденсируются к потоку воздуха подводится скрытая теплота парообразования и его полная энергия (энтальпия торможения) возрастает. Такие скачки иногда называют тепловым и Ч Скачки конденсации в однокомпонентной среде не вызывают изменения энтальпии торможения. Полученные общие соотношения применимы к любым неадиабатическим скачкам давления вне зависимости от механизма выделения тепла. Мы видели, что в рассмотренных выше двух случаях распространения фронта пламени непосредственно тепловой скачок (т. е. зона горения) представлял как при детонации, так,и при нормальном горении скачок разрежения в дозвуковом течении. Нетрудно указать и случай теплового скачка сжатия в сверхзвуковом потоке. Мы имеем в виду хорошо известные скачки конденсации, сопровождающейся переходом от большей сверхзвуковой скорости к меньшей, но всё ещё сверхзвуковой скорости. И в этом случае приведённые выше уравнения и выводы остаются справедливыми.  

32. Температура торможения в вязкой жидкости

При рассмотрении движения реальной (вязкой) жидко­сти необходимо учитывать диссипацию (рассеяние) энер­гии, вызываемую внутренним трением и теплопроводностью, т. е. термодинамической необратимостью процесса.

Движение вязкой жидкости описывается системой урав­нений сохранения: расхода, количества движения и энергии. Уравнение неразрывности , как уже указывалось, справедливо и для вязкой жидкости. Уравнения количе­ства движения в форме Эйлера должны быть до­полнены членами, учитывающими влияние вязкости.

При рассмотрении движения вязкой жидкости с нерав­номерным распределением скоростей в потоке условие эквивалентности теплоты трения и работы трения не вы­полняется. В таком потоке только часть работы трения превращается в теплоту, а другая часть вызывает чисто механический эффект: перестройку поля скоростей, в про­цессе которой происходит перераспределение кинетической энергии между частицами жидкости. Отсюда вытекает, что различные частицы приобретают разное количество теплоты трения и имеют разный запас полной энергии. Следовательно, условие i₀ = const в общем случае не яв­ляется интегралом уравнения энергии для всей массы жидкости, так как в потоке образуется местное перерас­пределение энергии.