Контрольные вопросы Ли примеры к XIII главе

1. Написать уравнение первого закона термодинамики для потока,

2. Объяснить все величины, входящие в уравнение для потока,

3. Какие каналы называются соплами и дффузорами?

4. Какое состояние называется стационарным?

_ 5. Написать уравнение неразрывности для потока,

6. Вывод уравнения работы проталкивания. -

6. Уравнение первого закона термодинамики для.потока с приме­нением энтальпии.

7. Вследствие чего происходит изменение внешней кинетической энергии рабочего тела при адиабатном процессе истечения?

6. Какая величина называется располагаемой работой?

10. Графическое изображение располагаемой работы в рр-диаграм-

ме.

11. Уравнение располагаемой работы для политропного и адиабат­ного процессов.

12. Уравнение располагаемой -работы при адиабатном процессе с применением энтальпии.

13. Скорость истечения жидкости при адиабатном процессе.

14. Скорость истечения идеального газа при адиабатном процессе.

15. Секундный расход идеального газа.

16. Анализ уравнения секундного расхода газа,

17. Гипотеза Сен-Венана и Вантцеля.

18. Критическое отношение давлений и его определение.

19. Уравнение для определения критической скорости.

20. Как определяется скорость звука?

21. Связь скорости звука и критической скорости истечения.

13. Как определяется максимальный секундный расход идеально-то газа?

13. Основные условия течения газа по каналам переменного сечения.

13. Какой профиль должно иметь сопло при различных скоростях входа газа?

13. Какой профиль должен иметь диффузор при различных скоро­стях входа газа?^

14. Какие" случаи встречаются при истечении газа из, суживающего­ся сопла?

15. Дать описание комбинированного сопла Лаваля,

16. Как определяется скорость истечения и секундный расход газа при выходе из сопла Лаваля?

17. Как определяются' минимальное и выходное сечения сопла Лаваля?

18. Как определяется длина сопла Лаваля?

19. Истечение водяного пара и его особенности.

20. Истечение водяного пара из суживающегося сопла при различ­ных условиях.

21. Истечение газов и паров при наличии трения.

Пример 13-1. Из резервуара при температуре 400° К и постоянном давлении р_х — 80 бар вытекает 1 кг кислорода через суживающееся сопло в среду с давлением р₂ = 60 бар. Определить скорость истечения и секундный расход кислорода, если площадь "выходного сечения соп­ла / = 30 мм². Найти также скорость истечения и секундный расход кислорода, если истечение будет происходить в среду с давлением р₂ = 20 бар. Кислород считать идеальным газом. **

Критическое отношение давлений 6_К = 0,528.

Отношение давлений

р₂/р_х = 60/80 = 0,75 > 0,528.

Истечение кислорода происходит с использованием всего перепада давлений.-

Начальный объем •

VI = ЯТ^Рх = (259,82 • 400) /(80-10⁵) = 0,013 мЧкг;' скорость истечения

^1,4 80-10⁵ - 0,013

ш = У2 [Щк-1)] (р_х V,) [ 1 -(р₂/р,Р-¹ "*] =

= 237 м/сек;

1,4-1

секундный расход кислорода

т = / /2 [Щк-1)] (р_хМ) [(р₂/р₁)²<^к-(р_г/р₁У^к+»'^к] =

:0,00003 Т/2-Ы-.⁸±^1\(Щ^-(т У 1,4—1 '0,013 |_\ 80 I \ 80 )

1, 4 + 1-,

=0,341 кг/сек.

При истечении в срру с давлением р₂ = 20 бар: отношение давлений

р₂1р₁ = 20/80 = 0,25 < 0,528, 196 ~

Следовательно,' истечение будет, с критической скоростью; скорость исте­чения определяем так:

ш_к = У 2 Щк+1)] ЯТ_Х = "|/2 (1,4/2,4) 259,82 • 400 = 348 м/сек.'

Максимальный секундный расход кислорода

• «маис = /_Мин /2 Щк+ 1)] (р_хЬ_х) [2/(Л + 1)]»/«*-1) =*

= 0,000031/2 . ^ (--М¹⁷^¹ = 0,507 кг/сек.

У 1,4+1 0,013 \ 1,4+1 /

Пример 13-2. Влажный пар с начальными параметрами р_х = 22 бар к -степенью сухости х_х — 0,97 вытекает из комбинированного сопла в среду с давлением р₂ == 1 бар. Найти скорость и состояние пара в конце процесса. . Определить также основные размеры сопла, если т = 3,22 кг/сек.

Начальные параметры состояния пара: 1_Х = 2750 кдж/кг; и" = = 0,091 м³/кг; х_х ■= 0,97; ь_х = ь"х_х = 0,0884 м³/кг.

Конечные параметры для давления р_г = 1 бар: /_а = 2245 кдж/кг; ;х₂ = 0,81.; у₂ = 0,81-1,696 = 1,373 м³/кг. Скорость истечения

о»= 44,72 — = 44,74 /2750—2245=1010 м/сек.

Площадь выходного .сечения комбинированного сопла

/_а = ти₂Ш = (3,22.1,373)/1010 = 0,0044 м² = 44 см².

Длина суживающейся части сопла обычно берется равной диаметру в самом узком сечении:

1_г = 6, = У1000/0,785 = 35,7 мм.

Диаметр выходного сечения

0 = ]/4440/0,785 = 74,8 мм.

Задаемся углом конусности сопла ф = 10", Тогда длину расширя­ющейся части, сопла определяем из уравнения

/₂ = {0~й)/2\£<$/2 — (74,8—35,7)/21§ 10/2 = 223 мм.

Длина всего сопла

. ' -1 = 1_Х +% = 35,7 + 223 = 258,7 мм.