Изчисляване на процеса на изтичане с помощта на h, s-диаграми - Studiopedia
Разделяйки уравнението на pv, намираме
(7,15)
Замествайки израза за , получаваме
(7.16)
Помислете за движението на газ през дюза. Тъй като има за цел да увеличи скоростта на потока,dc>0 и знакът наdFсе определя от съотношението на скоростта на потока към скоростта на звука в дадена секция. Ако скоростта на потока е ниска (c/a1, тогаваdF>0,, т.е. дюзата трябва да се разширява.
Фигура 7.4 показва три възможни зависимости между скоростта на изтичанеc2 и скоростта на звукаaна изхода на дюзата. При съотношение на налягането скоростта на изтичане е по-малка от скоростта на звука в изтичащата среда. Вътре в дюзата скоростта на потока също е навсякъде по-малка от скоростта на звука. Следователно дюзата трябва да бъде заострена по цялата си дължина. Дължината на дюзата влияе само на загубите от триене, които не се разглеждат тук.
Фигура 7.4 - Зависимост на формата на дюзата от скоростта на изтичане:
a- =a в - >a
С по-ниско налягане зад дюзата можете да получите режима, показан на фигураb.В този случай скоростта на изхода на дюзата е равна на скоростта на звука в изтичащата среда. Вътре дюзата все още трябва да бъде стеснена(dFa.Такава комбинирана дюза е използвана за първи път от шведския инженер К. Г. Лавал през 80-те години на миналия век за получаване на свръхзвукови скорости на парата. Сега дюзите на Лавал се използват в реактивни двигатели на самолети и ракети. Ъгълът на разширение не трябва да надвишава 10-12 °, така че да няма разделяне на потока от стените.
Когато газът изтича от такава дюза в среда с налягане, по-малко от критичното, критичното налягане и скорост се установяват в най-тясната част на дюзата. В разширяващата се опаковка, по-нататъкувеличаване на скоростта и съответно спад на налягането на изтичащия газ до налягането на външната среда.
Нека сега разгледаме движението на газ през дифузьор - канал, в който налягането се увеличава поради намаляване на налягането на скоростта (dc0, т.е. ако скоростта на газа на входа на канала е по-малка от скоростта на звука, тогава дифузьорът трябва да се разширява в посоката на движение на газа по същия начин, както при поток несвиваема течност. Ако скоростта на газа на входа на канала е по-голяма от скоростта на звука (c/a>1), тогава дифузьорът трябва да се стесни(dF
Нека пара с първоначални параметри тече в средата с наляганер2. Ако загубите на енергия поради триене по време на движението на водната пара през канала и преноса на топлина към стените на дюзата са незначителни, тогава процесът на изтичане протича при постоянна ентропия и се изобразява наh,s-диаграмата на вертикалната линия1-2.
Скоростта на изтичане се изчислява по формулата:
,
къдетоh1 се определя в пресечната точка на линиитеp1 иt1, аh2 се намира в пресечната точка на вертикала, начертан от точка 1 сp2 изобара (точка2).
Фигура 7.5 - Процеси на равновесно и неравновесно разширение на пара в дюзата
Ако стойностите на енталпията се заменят в тази формула в kJ/kg, тогава скоростта на изтичане (m/s) ще приеме формата
.
Действителен процес на изтичане. В реални условия, поради триенето на потока срещу стените на канала, процесът на изтичане се оказва неравновесен, т.е. по време на газовия поток се отделя топлина от триене и следователно ентропията на работния флуид се увеличава.
На фигурата неравновесният процес на адиабатно разширение на пара е условно показан с пунктирана линия1-2'.При същия спад на налягането задействаната разлика в енталпията е по-малка от , вВ резултат на това дебитът също намалява. Физически това означава, че част от кинетичната енергия на потока се превръща в топлина поради триене и скоростта на изхода на дюзата е по-малка, отколкото при липса на триене. Загубата в дюзовия апарат на кинетична енергия поради триене се изразява с разликата. Съотношението на загубите в дюзата към наличните топлинни загуби се нарича коефициент на загуба на енергия в дюзата:
Формулата за изчисляване на действителната скорост на адиабатен неравновесен поток е:
Факторът се наричафактор на скоросттана дюзата. Съвременната технология ви позволява да създавате добре оформени и обработени дюзи, които
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: