Переход через критическую скорость (сопло Лаваля).

- угол раскрытия канала.

Начальные параметры: , , .

Параметры среды: , , .

Можно поставить две задачи:

1. Найти линейную скорость, массовую скорость и массовый расход, при известной геометрии аппарата.

2. Найти геометрию аппарата, при известном массовом расходе.

Решаем вторую задачу.

Сравнивая величину с , получим три варианта:

1. Докритический режим, .

2. Критический режим: .

3. Закритический режим: .

Нужно найти площади сечений: , , .

Уравнение неразрывности: . Подставляя в это уравнение массовые скорости, можно найти площади сечений, но для каждого случая нужно знать величину , то есть нужно с помощью уравнений процессов ( и ) найти давления , , . Зная площади сечений можно найти характеристические размеры сечений.

Длины можно найти геометрически: , где .

Для адиабатного процесса потенциальная работа находится по формуле: , тогда линейная скорость .

Вопрос № 26

Особенности истечения из каналов переменного сечения.

Уравнение истечения: .

(а)

(б)

(в)

Если (докритический режим), то при сужающемся канале давление будет падать , а скорость возрастать . Такой аппарат называется соплом. При расширяющемся канале давлении будет расти , а скорость падать . Такой аппарат называется диффузор.

Если (закритический режим), то при сужающемся канале давление будет расти , а скорость падать . Такой аппарат называется диффузор. При расширяющемся канале давление будет падать , а скорость возрастать . Такой аппарат называется соплом.

Вопрос №27.

Дросселирование.

Дросселирование – процесс движения паров, жидкостей и газов через внезапное сужение(местное сопротивление).

Для быстро протекающего процесса можно теплотой внешнего теплообмена пренебречь, то есть , также , .

Первое начало термодинамики: , следовательно, , или , то есть процесс изоэнтальпийный, но он реальный, то есть протекает с необратимыми потерями давления.

Явление изменения температуры газа или жидкости при адиабатном дросселировании называется эффектом Джоуля – Томсона.

Для характеристики дроссельного процесса вводится коэффициент Джоуля-Томпсона: , который можно найти по следующей формуле . Если , то . Если , то . Если , то .

Дросселирование является изоэнтальпийным процессом, при котором .

Для идеального газа , тогда , следовательно .

Вопрос №28

Процесс парообразования. Определение параметров влажного или насыщенного пара.

Возьмём один килограмм жидкости при температуре равной нулю и каком-то давлении .

При нагреве растут, и температура, и объём – точка . В точке начинается кипение. Давление - , температура равняется температуре насыщения - . В точке - появляется сухой насыщенный пар, давление - , температура . В точке образуется перегретый пар, давление - , температура равняется температуре перегретого пара .

Степень сухости: , где - масса кипящей жидкости, - масса сухого пара.

Влажность: .

Насыщенный пар.

Давление насыщения: .

Температура насыщения: .

Теплота фазового перехода: , при этом теплота фазового перехода зависит от давления, то есть - уравнение фазовых переходов.

Определение параметров насыщенного пара.

Дано давления - и степень сухости .

Любую характеристику можно определить, как .

Например:

Удельный объём: .

Энтальпия: .

Энтропия:

.

Для полного испарения: .

Диаграмма для водяного пара:

- степень перегрева.

С помощью графика можно найти , , , , , и . С помощью этих данных можно вычислить энергию по формуле: .

Вопрос № 29