- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Научный редактор
- •Введение
- •1. Основные термические параметры состояния
- •Удельный объем
- •Давление
- •Соотношения единиц измерения давления
- •Температура
- •1.1. Задачи
- •1.2. Контрольные вопросы
- •2. Законы и уравнения состояния идеальных газов. Смеси идеальных газов
- •2.1. Задачи
- •2.2. Контрольные вопросы
- •3. Теплоемкости газов и газовых смесей
- •3.1. Задачи
- •3.2. Контрольные вопросы
- •4. Первый закон термодинамики для закрытой системы
- •4.1. Задачи
- •4.2. Контрольные вопросы
- •5. Политропные процессы изменения состояния идеальных газов
- •5.1. Задачи
- •5.2. Особенности расчета процессов идеальных газов при учете влияния температуры на их изобарную и изохорную теплоемкости
- •5.3. Задачи
- •5.4. Контрольные вопросы
- •6. Термодинамические свойства воды и водяного пара. Процессы водяного пара
- •6.1. Задачи
- •6.2. Контрольные вопросы
- •7. Влажный воздух
- •Основные характеристики влажного воздуха
- •Характеристики атмосферного влажного воздуха
- •Область влажного ненасыщенного воздуха h,d- диаграммы
- •Область перенасыщенного влажного воздуха h,d- диаграммы
- •Пример пользования h,d- диаграммой
- •7.1. Задачи
- •7.2. Контрольные вопросы
- •8. Второй закон термодинамики
- •8.1. Задачи
- •8.2. Контрольные вопросы
- •9. Первый закон термодинамики для потока. Работа изменения давления в потоке. Эксергия в потоке
- •Работа изменения давления в потоке для адиабатных процессов
- •Эксергия в потоке
- •9.1. Задачи
- •9.2. Контрольные вопросы
- •10. Истечение газа и пара через сопловые каналы
- •Особенности расчета процесса истечения через сопло реальных веществ
- •Необратимое истечение газов и паров через сопло
- •Процессы торможения. Параметры заторможенного потока
- •Методика расчета соплового канала при истечении через него газа или пара с начальной скоростью больше нуля
- •10.1. Задачи
- •10.2. Контрольные вопросы
- •11. Дросселирование газов, паров и жидкостей
- •11.1. Задачи
- •11.2. Контрольные вопросы
- •12. Процессы смешения газов и паров
- •Смешение в объёме
- •Смешение в потоке
- •Смешение при заполнении объёма
- •12.1. Задачи
- •12.2. Контрольные вопросы
- •13. Циклы двигателей внутреннего сгорания
- •Цикл двс с подводом теплоты к рабочему телу при постоянном объеме
- •Цикл двс с подводом теплоты к рабочему телу при постоянном давлении
- •Цикл двс со смешанным подводом теплоты к рабочему телу
- •13.1. Задачи
- •13.2. Контрольные вопросы
- •14. Циклы воздушных реактивных двигателей
- •Цикл прямоточного врд
- •Цикл турбокомпрессорного врд
- •14.1. Задачи
- •14.2. Контрольные вопросы
- •15. Циклы газотурбинных установок
- •Методика расчета тепловой экономичности обратимого цикла гту
- •Тепловая экономичность реального цикла гту
- •Регенеративный цикл гту
- •Регенеративный цикл гту с двухступенчатым сжатием и расширением рабочего тела
- •15.1. Задачи
- •15.2. Контрольные вопросы
- •16. Циклы паротурбинных установок
- •16.1. Базовый цикл пту – цикл Ренкина
- •Расчет простого обратимого цикла пту
- •Расчет необратимого цикла простой пту
- •Система кпд цикла пту
- •16.2. Цикл пту с вторичным перегревом пара
- •16.3. Регенеративный цикл пту
- •Выбор оптимальных давлений отборов пара турбины на регенеративные подогреватели пту
- •Особенности расчета регенеративных пту с подогревателями поверхностного типа
- •16.4. Теплофикационные циклы пту
- •Теплофикационные пту с отборами пара на тепловые потребители
- •16.5. Термодинамические особенности расчета циклов аэс на насыщенном водяном паре
- •16.6. Задачи
- •16.7. Контрольные вопросы
- •17. Циклы парогазовых установок
- •17.1. Цикл пгу с котлом-утилизатором
- •17.2. Циклы пгу со сжиганием топлива в паровом котле
- •Цикл пгу с низконапорным парогенератором
- •Цикл пгу с высоконапорным парогенератором
- •Полузависимая пгу
- •17.3. Задачи
- •17.4. Контрольные вопросы
- •18. Циклы холодильных установок и тепловых насосов
- •18.1. Цикл воздушной холодильной установки (вху)
- •Методика расчета вху
- •18.2. Цикл парокомпрессорной холодильной установки
- •Методика расчета цикла пкху
- •18.3. Парокомпрессорный цикл теплового насоса
- •Методика расчета цикла парокомпрессорного теплового насоса
- •18.4. Задачи
- •18.5. Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Приложения
- •Оглавление
- •Чухин Иван Михайлович
- •Редактор н.Б. Михалева
- •153003, Г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34.
Процессы торможения. Параметры заторможенного потока
Выражение для работы изменения давления в потоке обратимого процесса истечения газа или пара без теплообмена и совершения технической работы имеет вид
,
из которого видно, что знаки dc и dр при истечении противоположны. В сопловом канале dр<0, а dc>0. Канал, в котором давление повышается, а скорость уменьшается, называется диффузором. В диффузоре протекает процесс, противоположный процессу соплового канала.
Внеподвижном диффузоре (рис. 10.5) происходит процесс торможения потока с преобразованием кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления потока без обмена энергией вещества с внешней средой (q=0 и т=0). Для этого процесса уравнение первого закона термодинамики будет иметь вид
. (10.17)
Если скорость за диффузором равна нулю (с2=0), то уравнение (10.17) для полностью заторможенного потока будет иметь вид
. (10.18)
Процесс полного торможения в диффузоре потока водяного пара в h,s- диаграмме показан на рис. 10.6.
Численное значение энтальпии h2 в выражении (10.18) одинаково для обратимого и необратимого процессов полного торможения. Давление пара в конце необратимого процесса полного торможения уменьшается по отношению к конечному давлению в обратимом процессе р2*<р2 и зависит от степени его необратимости.
В зависимости от устройств, где происходит торможение потока газа или пара, их давление может не только увеличиваться, но оставаться постоянным и даже уменьшаться.
Параметры полностью заторможенного потока имеют большое практическое значение. Для идеального газа с постоянной изобарной теплоемкостью, когда h2-h1=ср(Т2-Т1), можно определить температуру полностью заторможенного потока Т2, представив выражение (10.18) в виде
. (10.19)
При измерении температуры потока газа (рис.10.7), датчик, помещенный в движущуюся среду, измеряет температуру полностью заторможенного потока t*, и для определения действительного значения температуры t необходимо учесть кинетическую составляющую потока.
Параметры полностью заторможенного потока используются при расчете сопловых каналов с начальной скоростью больше нуля.
Методика расчета соплового канала при истечении через него газа или пара с начальной скоростью больше нуля
Все ранее полученные зависимости для истечения через сопло газа (пара) были получены при начальной скорости потока cо=0. Для того чтобы можно было ими пользоваться при cо>0, начальные параметры газа (пара) приводят к параметрам полностью изоэнтропно (s=const) заторможенного потока (рис. 10.8).
При этом процесс расширения газа можно представить в виде адиабатного процесса, начинающегося от параметров полностью заторможенного потока (точка 1* рис. 10.8). В точке 1* фиксируется фиктивное состояние вещества с нулевой скоростью. Определяется энтальпия полностью заторможенного потока hо* как
, (10.20)
и по sо и hо* находится давление заторможенного потока ро*. Используя давление ро*, определяется критическое давление:
. (10.21)
Дальнейший расчёт сопла ведётся традиционным путём относительно параметров точки 1* – полностью заторможенного потока:
, (10.22)
. (10.23)
Необходимо обратить внимание на то, что при таком истечении пользоваться коэффициентами , с, характеризующими необратимость процесса, можно только на реальном (1-2*) процессе, а коэффициентом пользоваться нельзя, т. к. процесса 1*-1 нет,.