Лекц / pdf / 9 Истечение. Дросселирование

Истечение жидкостей, паров и газов

В общем случае процессы истечения удобно рассматривать как теоретические обратимые процессы истечения: политропный или адиабатный, а переход к реальным процессам осуществлять путем введения соответствующих поправочных коэффициентов, определяемых опытным путем

Основной задачей при изучении процессов истечения является определение линейной (с) и массовой скорости (и), расхода (G), параметров и функций состояния рабочего тела (p, v, t, u, h, s) вдоль канала.

Общие соотношения

При обратимых процессах истечения жидкости из области большего давления р1 в область с меньшим давлением р2, потенциальная работа расходуется на повышение кинетической энергии и на изменение высоты центра тяжести потока

Сумма потенциальных работ w0,1 и w1,2, представляет собой потенциальную работу жидкости (сжимаемой или несжимаемой) в обратимом адиабатном процессе истечения от нулевого состояния (с0 =0), определяемого параметрами торможения, до конечного давления p2 ( w0 ,2 = w0 ,1 + w1,2 ).

Следовательно, соотношение для определения линейной теоретической скорости обратимого адиабатного процесса истечения жидкости можно записать следующим образом

с2 = 2w0 ,2

Важной характеристикой потока является его массовая скорость, численно равная секундному расходу жидкости через единицу площади поперечного сечения потока

( и, кг/(м2×с)) u = Gf

Связь между массовой и линейной скоростью

u2 = c2 ×r2

В соответствии с принципом неразрывности потока, массовый расход вещества (G) в любом поперечном сечении

канала одинаков

G = c ×r× f = u × f = idem

Истечение несжимаемых жидкостей

Несжимаемая жидкость имеет практически неизменную плотность при любых давлениях и температурах. Соотношения для определения удельной потенциальной работы несжимаемой жидкости в обратимых процессах истечения

Теоретическая линейная скорость истечения несжимаемой жидкости в выходном сечении сопла (с2)

Массовая скорость потока несжимаемой жидкости на выходе

Из соотношений видно, что с увеличением по длине канала (x) разности давления (р0 - рx), повышается массовая скорость потока. При этом, исходя из принципа неразрывности потока (G = idem), площадь проходного сечения канала , должна непрерывно уменьшаться. Следовательно, при истечении несжимаемой жидкости следует применять суживающиеся сопла.

Для вычисления массовой скорости газа u2 = c2 × r2

необходимо знать плотность газа в выходном сечении сопла, значение которой определяется из уравнения адиабаты