- •Глава 6 водяной пар и его свойства
- •§6.1. Основные понятия и определения
- •§ 6.2. Термодинамическая фазовая рТ – диаграмма. Уравнение клапейрона - клаузиуса
- •§ 6.6. Основные параметры воды и водяного пара
- •§ 6.7. Процессы изменения состояния водяного пара в pν -,ts - и is -диаграммах
- •§ 6.8. Влажный воздух. Абсолютная влажность, влагосодержание и относительная влажность воздуха
- •§ 6.9. Теплоемкость и энтальпия влажного воздуха
- •Глава 7 термодинамика газового потока
- •§ 7.1. Уравнение энергии газового потока
- •§7.2. Располагаемая работа газового потока
- •§ 7.3. Основные закономерности соплового и диффузорного адиабатного течения газа
- •§ 7.4. Истечение идеального газа из суживающихся сопел
- •§ 7.5 Истечение идеального газа из комбинированного сопла лаваля
- •§ 7.6. Расчет истечения реальных газов и паров
- •7.7 Адиабатное дросселирование
- •§ 7.8. Дроссельный эффект (эффект джоуля-томсона)
- •§ 7.9. Газовые смеси
- •Глава 8 компрессорные машины
- •§ 8.1. Мощность привода и коэффициенты полезного действия компрессора
- •§ 8.2. Многоступенчатый компрессор
- •Глава 9 циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания
- •§ 9.1. Краткие исторические сведения
- •§ 9.2. Классификация двс
- •§ 9.3. Циклы двс с подводом теплоты при постоянном объёме
- •§9.4. Циклы двс с подводом теплоты при постоянном давлении
- •§ 9.5. Циклы двс со смешанным подводом теплоты
- •Глава 10 циклы газотурбинных установок и реактивных двигателей
- •§ 10.1. Циклы гту с подводом теплоты при постоянном давлении
- •§10.2. Циклы гту с подводом теплоты при постоянном объеме
- •§ 10.3. Методы повышения термического кпд гту
- •§ 10.4. Циклы реактивных двигателей. Жидкостные реактивные двигатели
- •10.5. Воздушно-реактивные двигатели
- •§ 10.6. Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель
- •§ 10.7. Компрессорные воздушно-реактивные двигатели
- •§ 10.8. Термодинамические методы сравнения циклов тепловых двигателей
- •Глава 11 циклы паросиловых установок мгд-генератор
- •§ 11.1. Цикл карно во влажном паре и его недостатки
- •§ 11.2. Основной цикл псу-цикл ренкина
- •§ 11.3. Полезная работа цикла ренкина. Работа питательного насоса
- •§ 11.4. Термический кпд цикла ренкина
- •§ 11.5. Влияние параметров пара на термический кпд цикла ренкина
- •§ 11.6. Промежуточный перегрев пара
- •§ 11.7. Регенеративный цикл паросиловой установки
- •§ 11.8. Бинарные (двойные) циклы
- •§ 11.9. Циклы парогазовых установок
- •§ 11.10. Циклы атомных электростанций
- •§ 11.11. Циклы электрических станций с магнитогидродинамическими генераторами
- •Глава 12 циклы холодильных машин
- •§12.1. Цикл воздушной холодильной установки
- •§ 12.2. Цикл паровой компрессорной холодильной установки
- •§ 12.3. Цикл холодильной установки абсорбционного типа
- •§ 12.4. Цикл пароэжекторной холодильной установки
- •§ 12.5. Тепловой насос
- •§ 12.6. Вихревая труба
- •§ 12.7. Термотрансформаторы
- •Глава 13 элементы химической термодинамики
- •§ 13.1. Классификация химических реакций
- •§13.2. Первый закон термодинамики в применении к химическим реакциям
- •§ 13.3. Тепловой эффект реакции
- •§ 13.4. Теплоты химических реакций
- •§ 13.5. Закон гесса
- •§13.6..Закон кирхгофа
- •§ 13.7. Применение второго закона термодинамики к химическим процессам
- •§ 13.8. Изохорно-изотермический и изобарно-изотермический потенциалы
- •§13.9. Максимальная работа реакции
- •§ 13.10. Уравнения максимальной работы (уравнения гиббса-гельмгольца)
- •13.11. Химический потенциал
- •§ 13.12. Условия равновесия в изолированных однородных (гомогенных) системах
- •§ 13.13. Условия равновесия в изолированных неоднородных (гетерогенных) системах и химических реакциях
- •§13.14. Равновесие в химических реакциях
- •§ 13.15. Закон действующих масс. Константы равновесия химических реакций
- •§ 13.16. Термическая диссоциация. Степень диссоциации
- •§ 13.17. Зависимость между константой равновесия и степенью диссоциации
- •§ 13.18. Зависимость между константой равновесия и максимальной работой. Уравнение изотермы химической реакции
- •§ 13.19. Влияние температуры реакции на химическое равновесие. Принцип ле-шателье
- •§ 13.20, Тепловая теорема нернста. Третье начало термодинамики
- •§ 13.21. Третье начало термодинамики в формулировке планка (постулат планка)
§7.2. Располагаемая работа газового потока
Соотношение (7.1) устанавливает равенство располагаемой работы dl0= - vdp приращению кинетической энергии dw2 /2 (при lтех= 0). Это соотношение устанавливает основные особенности течения газа в каналах различного профиля. Так, например, в конфузоре (сужающийся канал) происходит уменьшение давления (dp<0) и увеличение скорости. Такие каналы называются соплами. В диффузорах (расширяющийся канал) течение газа сопровождается его сжатием с увеличением давления (dp >0) и уменьшением скорости (dw<0). Если сечение канала остается неизменным, то давление и скорости газа будут постоянными (dp=0, dw=0) и располагаемая работа dl0=0.
Формулы для определения располагаемой работы в адиабатном и политропном процессах приведены соответственно в § 4.5, § 4.6.
При адиабатном течении газа формула (7.4), учитывая (7.1), примет вид dl0= - di
После интегрирования получим
(7.7)
Таким образом, при адиабатном течении располагаемая работа газа равна разности энтальпий в начальном и конечном состояниях.
§ 7.3. Основные закономерности соплового и диффузорного адиабатного течения газа
Соплами называются каналы, в которых происходит снижение давления газа (dp<0), а диффузорами - каналы, в которых происходит повышение давления газа (dp>0).
Из уравнения (7.1) следует, что знаки dp и dw противоположны. Поэтому всякий раз, когда давление в потоке понижается, скорость возрастает, а когда давление повышается, скорость убывает. Таким образом, в соплах происходит разгон, а в диффузорах торможение потока. При конструировании проточных частей энергетических устройств (турбин, компрессоров, реактивных двигателей и т. п.) практически важным является вопрос о том, какой профиль должен иметь канал, чтобы обеспечить сопловое или диффузорное течение газа (т. е. разогнать или затормозить поток).
Некоторые качественные заключения могут быть сделаны на основе анализа уравнения постоянства массового расхода G при стационарном течении газа
,
где F - сечение канала.
Прологарифмировав это уравнение, а затем, продифференцировав, будем
иметь
(7.8)
Добавим к этому уравнению уравнение (7.1) и уравнение адиабаты в
дифференциальной форме
. (7.9)
Это уравнение получается из уравнения pvk =const, если последнее продифференцировать, предварительно прологарифмировав.
Выразив из (7.1)
и из (7.9)
и подставив в (7.8), получим
, (7.10)
где - местная адиабатная скорость звука в газе, т.е. скорость распространения малых упругих деформаций.
Если необходимо обеспечить сопловое течение (разгон потока) при скорости течения газа w меньше местной скорости звука а (с учетом того, что в соплах dp<0) из (7.10) имеем dF<0, т.е. канал должен быть суживающимся. Если же w>a (течение газа сверхзвуковое), из (7.10) получим dF>0, и для разгона потока сопло должно быть расширяющимся.
Для обеспечения диффузорного течения (торможения потока) при w<a (дозвуковое течение газа) из (7.10) с учетом того, что dp>0, получим dF>0, т.е. канал должен быть расширяющимся. Если же w>a ( течение газа сверхзвуковое) из (7.10) получим dF<0, и для торможения потока канал должен быть суживающимся. В случае течения несжимаемой жидкости v=const из
уравнения получаем Fw=const . Поэтому для несжимаемой
жидкости увеличение сечения всегда ведет к торможению потока, а уменьшение сечения - к его разгону.