(Автомобильный транспорт)
Транспортная энергетика
- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Транспортная энергетика. Лекция 5. Термодинамика газового потока презентация
Содержание
- 1. Транспортная энергетика. Лекция 5. Термодинамика газового потока
- 2. 07/30/2019 ВГУЭС Повестка дня Основные понятия Уравнение
- 3. 07/30/2019 ВГУЭС ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ. Уравнение энергии газового
- 4. 07/30/2019 ВГУЭС Такими допущениями являются: Течение газа
- 5. 07/30/2019 ВГУЭС Стационарное течение газа описывается системой
- 6. 07/30/2019 ВГУЭС Уравнение неразрывности характеризует неизменность массового
- 7. 07/30/2019 ВГУЭС где G – массовый секундный
- 8. 07/30/2019 ВГУЭС Для одномерного газового потока в
- 9. 07/30/2019 ВГУЭС – сила, действующая на
- 10. 07/30/2019 ВГУЭС Уравнение энергии газового потока. Пояснение выражения для ускорения
- 11. 07/30/2019 ВГУЭС Последнее соотношение можно переписать в
- 12. 07/30/2019 ВГУЭС Полученное соотношение показывает, что приращения
- 13. 07/30/2019 ВГУЭС Величина – vdp совпадает с
- 14. 07/30/2019 ВГУЭС Отсюда уравнение первого закона термодинамики
- 15. 07/30/2019 ВГУЭС Так как , то
- 16. 07/30/2019 ВГУЭС Уравнения (1), (2) являются основными
- 17. 07/30/2019 ВГУЭС Уравнение (2) с учетом гравитационных
- 18. 07/30/2019 ВГУЭС При адиабатном течении газа (dq=0)
- 19. 07/30/2019 ВГУЭС Таким образом, при адиабатном течении
- 20. 07/30/2019 ВГУЭС При совершении технической работы уравнение
- 21. 07/30/2019 ВГУЭС Сравнивая уравнение (3) с уравнением
- 22. 07/30/2019 ВГУЭС Располагаемая работа газового потока
- 23. 07/30/2019 ВГУЭС Так, например, в конфузоре (сужающемся канале) происходит уменьшение давления (dp0) и уменьшением скорости (dw
- 24. 07/30/2019 ВГУЭС При адиабатном течении располагаемая работа
- 25. 07/30/2019 ВГУЭС ЗАКОНОМЕРНОСТИ СОПЛОВОГО И ДИФФУЗОРНОГО АДИАБАТНОГО
- 26. 07/30/2019 ВГУЭС Поэтому всякий раз, когда давление
- 27. 07/30/2019 ВГУЭС Заключение о том, какой профиль
- 28. 07/30/2019 ВГУЭС Прологарифмировав это уравнение, а затем,
- 29. 07/30/2019 ВГУЭС Выразив из последнего уравнения
- 30. 07/30/2019 ВГУЭС и подставив в (4), получим
- 31. 07/30/2019 ВГУЭС Если необходимо обеспечить сопловое течение
- 32. 07/30/2019 ВГУЭС Для обеспечения диффузорного течения (торможения
- 33. 07/30/2019 ВГУЭС В случае течения несжимаемой жидкости
- 34. 07/30/2019 ВГУЭС Истечение идеального газа из суживающихся
- 35. 07/30/2019 ВГУЭС Скорость истечения газа из сопла
- 36. 07/30/2019 ВГУЭС В случае, когда w2 >>
- 37. 07/30/2019 ВГУЭС Подставляя в эту формулу значение
- 38. 07/30/2019 ВГУЭС Расход газа находится по уравнению
- 39. 07/30/2019 ВГУЭС Выразим удельный объем v2 в
- 40. 07/30/2019 ВГУЭС Подставляя в уравнение расхода найденные
- 41. 07/30/2019 ВГУЭС Если зафиксировать давление р1 и
- 42. 07/30/2019 ВГУЭС Давление р2, соответствующее достижению максимума
- 43. 07/30/2019 ВГУЭС Для получения максимального расхода при
- 44. 07/30/2019 ВГУЭС Отсюда
- 45. 07/30/2019 ВГУЭС Критическое отношение давлений зависит только
- 46. 07/30/2019 ВГУЭС Подставляя в формулу расхода величину
- 47. 07/30/2019 ВГУЭС Подставляя величину βкр в формулу
- 48. 07/30/2019 ВГУЭС Критическая скорость истечения представляет собой
- 49. 07/30/2019 ВГУЭС Скорость распространения звука определяется по
- 50. 07/30/2019 ВГУЭС Для идеального газа, учитывая, что
- 51. 07/30/2019 ВГУЭС Истечение идеального газа из комбинированного
- 52. 07/30/2019 ВГУЭС Сопло Лаваля
- 53. 07/30/2019 ВГУЭС В суживающейся части поток движется
- 54. 07/30/2019 ВГУЭС Критическое давление и критическая скорость
- 55. 07/30/2019 ВГУЭС Длина суживающейся части сопла обычно
- 56. 07/30/2019 ВГУЭС Расчет истечения реальных газов и
- 57. 07/30/2019 ВГУЭС При
- 58. 07/30/2019 ВГУЭС Расход газа определяется по формулам:
- 59. 07/30/2019 ВГУЭС Критическая скорость может
- 60. 07/30/2019 ВГУЭС При необратимом истечении действительная скорость
- 61. 07/30/2019 ВГУЭС Потеря кинетической энергии будет
- 62. 07/30/2019 ВГУЭС Отсюда
- 63. 07/30/2019 ВГУЭС ДРОССЕЛИРОВАНИЕ ГАЗОВ Адиабатным дросселированием (или
- 64. 07/30/2019 ВГУЭС Дроссельное устройство
- 65. 07/30/2019 ВГУЭС Из уравнения энергии газового потока
- 66. 07/30/2019 ВГУЭС Опытами установлено, что в результате
- 67. 07/30/2019 ВГУЭС Изменение температуры при дросселировании связано
- 68. 07/30/2019 ВГУЭС Температура идеального газа в результате
- 69. 07/30/2019 ВГУЭС Различают дифференциальный и интегральный температурные
- 70. 07/30/2019 ВГУЭС Дроссельный эффект может быть положительным,
- 71. 07/30/2019 ВГУЭС Состояние реального газа при дросселировании,
- 72. 07/30/2019 ВГУЭС Выводы Термодинамика газового потока объясняет
- 73. 07/30/2019 ВГУЭС Источники дополнительных сведений Кудинов В.А.
07/30/2019 ВГУЭС Повестка дня Основные понятия Уравнение энергии газового потока Располагаемая работа газового потока Закономерности соплового и диффузорного адиабатного течения газа Истечение идеального газа из суживающихся сопел
Слайд 107/30/2019
ВГУЭС
Лекция 5. Термодинамика газового потока
Остренко С.А.
Для студентов специальности
190702 (240400.01) Организация и
безопасность движения
(Автомобильный транспорт)
(Автомобильный транспорт)
Слайд 207/30/2019
ВГУЭС
Повестка дня
Основные понятия
Уравнение энергии газового потока
Располагаемая работа газового потока
Закономерности
соплового и диффузорного адиабатного течения газа
Истечение идеального газа из суживающихся сопел
Истечение идеального газа из комбинированного сопла Лаваля
Расчет истечения реальных газов и паров
Дросселирование газов. Эффект Джоуля-Томпсона
Истечение идеального газа из суживающихся сопел
Истечение идеального газа из комбинированного сопла Лаваля
Расчет истечения реальных газов и паров
Дросселирование газов. Эффект Джоуля-Томпсона
Слайд 307/30/2019
ВГУЭС
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ. Уравнение энергии газового потока
Процессы движения газа, происходящие в
различных теплотехнических установках, связаны с преобразованием энергии в газовом потоке.
Теория газового потока базируется на основных положениях термодинамики и на допущениях, при которых газ в процессе движения проходить ряд последовательных равновесных состояний.
Теория газового потока базируется на основных положениях термодинамики и на допущениях, при которых газ в процессе движения проходить ряд последовательных равновесных состояний.
Слайд 407/30/2019
ВГУЭС
Такими допущениями являются:
Течение газа – установившееся, т.е. в каждом выделенном сечении
параметры газа во всех его точках остаются постоянными.
Бесконечно малые изменения параметров газа по сравнению со значениями самих параметров при переходе от одного сечения к другому.
Бесконечно малые изменения параметров газа по сравнению со значениями самих параметров при переходе от одного сечения к другому.
Уравнение энергии газового потока
Слайд 507/30/2019
ВГУЭС
Стационарное течение газа описывается системой уравнений, включающей уравнение неразрывности потока, уравнение
состояния и уравнение энергии (уравнение 1-го закона термодинамики применительно к газовому потоку).
Уравнение энергии газового потока
Слайд 607/30/2019
ВГУЭС
Уравнение неразрывности характеризует неизменность массового расхода газа в любом сечении канала
при установившемся течении. Это уравнение имеет вид
или
или
Уравнение энергии газового потока
Слайд 707/30/2019
ВГУЭС
где G – массовый секундный расход газа; F1, F2 – площади
поперечных сечений канала; w1, w2 – скорости в соответствующих сечениях; ρ1, ρ2 – плотности газа для тех же сечений потока ( ).
Уравнение энергии газового потока
Слайд 807/30/2019
ВГУЭС
Для одномерного газового потока в соответствии со вторым законом Ньютона (сила
равна массе, умноженной на ускорение) можно записать следующее соотношение:
где – изменение давления по координате x; – изменение скорости по координате x;
где – изменение давления по координате x; – изменение скорости по координате x;
Уравнение энергии газового потока
Слайд 907/30/2019
ВГУЭС
– сила, действующая на
выделенный элементарный объем dV;
– ускорение элементарной
массы газа
Уравнение энергии газового потока
Слайд 1107/30/2019
ВГУЭС
Последнее соотношение можно переписать в виде
Учитывая, что , получим
Уравнение энергии
газового потока
Слайд 1207/30/2019
ВГУЭС
Полученное соотношение показывает, что приращения давления dp и скорости dw имеют
разные знаки.
Следовательно, скорость одномерного потока возрастает с уменьшением давления.
Уравнение энергии газового потока
Слайд 1307/30/2019
ВГУЭС
Величина – vdp совпадает с формулой для располагаемой работы dlрасп в
уравнении первого закона термодинамики вида
Уравнение энергии газового потока
Слайд 1407/30/2019
ВГУЭС
Отсюда уравнение первого закона термодинамики для газового потока при отсутствии сил
тяжести и сил трения в газе примет вид
где – приращение кинетической энергии газа на выделенном участке.
где – приращение кинетической энергии газа на выделенном участке.
Уравнение энергии газового потока
Слайд 1507/30/2019
ВГУЭС
Так как , то
где – элементарная работа проталкивания.
Последнее уравнение показывает,
что теплота, сообщаемая газу, затрачивается на изменение внутренней энергии, на работу проталкивания и на изменение внешней кинетической энергии газа.
Уравнение энергии газового потока
Слайд 1607/30/2019
ВГУЭС
Уравнения (1), (2) являются основными для потоков газа и пара, причем
они справедливы как для обратимых (не сопровождающихся действием сил трения), так и для необратимых течений (при наличии сил трения). При наличии сил трения должна затрачиваться работа трения lтр, которая полностью переходит в теплоту qтр. Вследствие равенства lтр = qтр обе эти величины, имеющие противоположные знаки, взаимно уничтожаются.
Уравнение энергии газового потока
Слайд 1707/30/2019
ВГУЭС
Уравнение (2) с учетом гравитационных сил принимает вид
где gdz – элементарная
работа против сил тяжести. Этой составляющей в газах ввиду ее малости обычно пренебрегают.
Уравнение энергии газового потока
Слайд 1807/30/2019
ВГУЭС
При адиабатном течении газа (dq=0) уравнение (1) принимает вид
После интегрирования получим
Уравнение
энергии газового потока
Слайд 1907/30/2019
ВГУЭС
Таким образом, при адиабатном течении газа сумма удельных энтальпии и кинетической
энергии остается неизменной.
Отметим, что уравнения (1), (2) справедливы в случае, когда газ при своем движении совершает лишь работу расширения и не производит полезной технической работы (например, работу на лопатках турбины).
Отметим, что уравнения (1), (2) справедливы в случае, когда газ при своем движении совершает лишь работу расширения и не производит полезной технической работы (например, работу на лопатках турбины).
Уравнение энергии газового потока
Слайд 2007/30/2019
ВГУЭС
При совершении технической работы уравнение первого закона термодинамики (2) для потока
газа примет вид
где dlтех – элементарная техническая работа.
где dlтех – элементарная техническая работа.
Уравнение энергии газового потока
Слайд 2107/30/2019
ВГУЭС
Сравнивая уравнение (3) с уравнением первого закона термодинамики для расширяющегося, но
не перемещающегося газа, получим
Таким образом, техническая работа равна работе расширения газа за вычетом работы проталкивания и работы, затрачиваемой на приращение кинетической энергии газа.
Таким образом, техническая работа равна работе расширения газа за вычетом работы проталкивания и работы, затрачиваемой на приращение кинетической энергии газа.
Уравнение энергии газового потока
Слайд 2207/30/2019
ВГУЭС
Располагаемая работа газового потока
Соотношение
устанавливает основные особенности течения газа в
каналах различного профиля.
Слайд 2307/30/2019
ВГУЭС
Так, например, в конфузоре (сужающемся канале) происходит уменьшение давления (dp
увеличение скорости. Такие каналы называются соплами.
В диффузорах (расширяющихся каналах) 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.
В диффузорах (расширяющихся каналах) 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.
Располагаемая работа газового потока
Слайд 2407/30/2019
ВГУЭС
При адиабатном течении располагаемая работа газа равна разности энтальпий в начальном
и конечном состояниях
Располагаемая работа газового потока
Слайд 2507/30/2019
ВГУЭС
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
следует, что знаки dp и dw противоположны.
Из уравнения
следует, что знаки dp и dw противоположны.
Слайд 2607/30/2019
ВГУЭС
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.
Основные закономерности адиабатного течения газа
Слайд 2707/30/2019
ВГУЭС
Заключение о том, какой профиль должен иметь канал, чтобы обеспечить сопловое
или диффузорное течение газа, может быть сделано на основе анализа уравнения постоянства массового расхода G при стационарном течении газа
где F – сечение канала.
где F – сечение канала.
Основные закономерности адиабатного течения газа
Слайд 2807/30/2019
ВГУЭС
Прологарифмировав это уравнение, а затем, продифференцировав, будем иметь
Из уравнения адиабаты ,
если последнее продифференцировать, предварительно прологарифмировав, получим
Основные закономерности адиабатного течения газа
Слайд 2907/30/2019
ВГУЭС
Выразив из последнего уравнения
а из
Основные закономерности адиабатного течения газа
Слайд 3007/30/2019
ВГУЭС
и подставив в (4), получим
где – местная адиабатная скорость звука в
газе, т.е. скорость распространения малых упругих деформаций.
Основные закономерности адиабатного течения газа
Слайд 3107/30/2019
ВГУЭС
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 (5) имеем dF<0, т.е. канал должен быть суживающимся.
Если же w>a (течение газа сверхзвуковое), из (5) получим dF>0, и для разгона потока сопло должно быть расширяющимся.
Если же w>a (течение газа сверхзвуковое), из (5) получим dF>0, и для разгона потока сопло должно быть расширяющимся.
Основные закономерности адиабатного течения газа
Слайд 3207/30/2019
ВГУЭС
Для обеспечения диффузорного течения (торможения потока) при w
из (5) с учетом того, что dp>0, получим dF>0, т.е. канал должен быть расширяющимся. Если же w>a ( течение газа сверхзвуковое) из (5) получим dF<0, и для торможения потока канал должен быть суживающимся.
Основные закономерности адиабатного течения газа
Слайд 3307/30/2019
ВГУЭС
В случае течения несжимаемой жидкости v=const из уравнения
получаем
Поэтому для
несжимаемой жидкости увеличение сечения всегда ведет к торможению потока, а уменьшение сечения – к его разгону.
Основные закономерности адиабатного течения газа
Слайд 3407/30/2019
ВГУЭС
Истечение идеального газа из суживающихся сопел
Допустим, что параметры газа на
входе в сопло и выходе из него соответственно равны p1, v1 и p2, v2, а площадь выходного сечения F2 .
Слайд 3507/30/2019
ВГУЭС
Скорость истечения газа из сопла может быть найдена путем интегрирования соотношения
где w1 и w2 – скорости газа на входе и на выходе из сопла.
Истечение идеального газа из суживающегося сопла
Слайд 3607/30/2019
ВГУЭС
В случае, когда w2 >> w1, величиной w1 можно пренебречь. Тогда
скорость на выходе из сопла w2=w определится по формуле
Истечение идеального газа из суживающегося сопла
Слайд 3707/30/2019
ВГУЭС
Подставляя в эту формулу значение располагаемой работы при обратимом адиабатном расширении
газа, получим
Истечение идеального газа из суживающегося сопла
Слайд 3807/30/2019
ВГУЭС
Расход газа находится по уравнению неразрывности
Истечение идеального газа из суживающегося
сопла
Слайд 3907/30/2019
ВГУЭС
Выразим удельный объем v2 в выходном сечении сопла из уравнения адиабаты
Истечение идеального газа из суживающегося сопла
Слайд 4007/30/2019
ВГУЭС
Подставляя в уравнение расхода найденные выражения, получим
Истечение идеального газа из
суживающегося сопла
Слайд 4107/30/2019
ВГУЭС
Если зафиксировать давление р1 и понижать давление за соплом р2, то
скорость потока w2 и расход газа G будут увеличиваться.
При достижении скоростью w2 значения, равного значению местной скорости звука а, дальнейший разгон потока в суживающемся канале, невозможен, поэтому после достижения давления р2 в устье сопла, равного давлению, при котором w2=a, расход газа G по мере понижения давления р2 будет оставаться неизменным и равным максимальному Gmax.
Истечение идеального газа из суживающегося сопла
Слайд 4207/30/2019
ВГУЭС
Давление р2, соответствующее достижению максимума расхода, называют критическим р2кр, отношение давлений
p2кp/p1 также называют критическим.
Скорость истечения w2, равная местной скорости звука, называют критической скоростью и обозначают w2кр.
Скорость истечения w2, равная местной скорости звука, называют критической скоростью и обозначают w2кр.
Истечение идеального газа из суживающегося сопла
Слайд 4307/30/2019
ВГУЭС
Для получения максимального расхода при истечении газа из сопла необходимо взять
первую производную по p2 от соотношения для расхода и приравнять ее к нулю, т.е.
Истечение идеального газа из суживающегося сопла
Слайд 4407/30/2019
ВГУЭС
Отсюда
Это отношение давлений, обеспечивающее максимальный расход, называют критическим и обозначают
через βкр
Истечение идеального газа из суживающегося сопла
Слайд 4507/30/2019
ВГУЭС
Критическое отношение давлений зависит только от свойств газов (от показателя адиабаты
k). Например, для двухатомных газов k = 1,4
и βкр = 0,528.
Истечение идеального газа из суживающегося сопла
Слайд 4607/30/2019
ВГУЭС
Подставляя в формулу расхода величину βкр, получим значение максимального расхода
Истечение
идеального газа из суживающегося сопла
Слайд 4707/30/2019
ВГУЭС
Подставляя величину βкр в формулу для скорости истечения из сопла, получим
формулу для критической скорости
Истечение идеального газа из суживающегося сопла
Слайд 4807/30/2019
ВГУЭС
Критическая скорость истечения представляет собой максимальную скорость истечения газа из суживающегося
сопла. Так как согласно приведенным выше рассуждениям максимальная скорость на выходе из сопла не может превысить местную скорость звука а, то, следовательно, wкp= a.
Истечение идеального газа из суживающегося сопла
Слайд 4907/30/2019
ВГУЭС
Скорость распространения звука определяется по формуле Лапласа
где р – давление среды;
ρ – плотность;
v – удельный объем.
Истечение идеального газа из суживающегося сопла
Слайд 5007/30/2019
ВГУЭС
Для идеального газа, учитывая, что рv = RT, получим,
Истечение идеального
газа из суживающегося сопла
Слайд 5107/30/2019
ВГУЭС
Истечение идеального газа из комбинированного сопла лаваля
Анализ, проведенный в предыдущих параграфах,
показал, что скорость, большая скорости звука, может быть получена в комбинированных соплах, состоящих из суживающихся и расширяющихся частей (соплах Лаваля).
Слайд 5307/30/2019
ВГУЭС
В суживающейся части поток движется с дозвуковой скоростью, в узком сечении
скорость равна скорости звука и в расширяющейся части она становится сверхзвуковой.
Сопла Лаваля включают короткий суживающийся участок и конический расширяющийся насадок.
Угол конусности насадка должен составлять (8 – 12)°.
Сопла Лаваля включают короткий суживающийся участок и конический расширяющийся насадок.
Угол конусности насадка должен составлять (8 – 12)°.
Истечение идеального газа из комбинированного сопла Лаваля
Слайд 5407/30/2019
ВГУЭС
Критическое давление и критическая скорость в узком сечении устанавливается в том
случае, если давление окружающей среды на выходе из сопла меньше критического.
Истечение идеального газа из комбинированного сопла Лаваля
Слайд 5507/30/2019
ВГУЭС
Длина суживающейся части сопла обычно принимается равной диаметру минимального сечения. Длина
расширяющейся части определяется по формуле
где D – диаметр выходного отверстия сопла; d – диаметр в минимальном сечении; Ω – угол конусности насадка сопла.
где D – диаметр выходного отверстия сопла; d – диаметр в минимальном сечении; Ω – угол конусности насадка сопла.
Истечение идеального газа из комбинированного сопла Лаваля
Слайд 5607/30/2019
ВГУЭС
Расчет истечения реальных газов и паров
Для расчета преимущественно используется is–диаграмма.
Из
уравнения энергии газового потока для адиабатного истечения (dq=0 при dlтех=0 получаем
Слайд 5707/30/2019
ВГУЭС
При
По этой формуле рассчитывается скорость истечения идеального газа с помощью
is –диаграммы.
Расчет истечения реальных газов и паров
Слайд 5807/30/2019
ВГУЭС
Расход газа определяется по формулам:
если ,
то
если , то
Расчет
истечения реальных газов и паров
Слайд 5907/30/2019
ВГУЭС
Критическая скорость
может быть приближенно найдена по формуле для идеального газа, т.е.
приняв
(k=1,3 – для перегретого пара, k = 1,035 + 0,1х – для влажного пара со степенью сухости х).
(k=1,3 – для перегретого пара, k = 1,035 + 0,1х – для влажного пара со степенью сухости х).
Расчет истечения реальных газов и паров
Слайд 6007/30/2019
ВГУЭС
При необратимом истечении действительная скорость w будет меньше теоретической wт, т.к.
в этом случае имеют место потери кинетической энергии на трение газа как внутри потока, так и на стенках канала.
Расчет истечения реальных газов и паров
Слайд 6107/30/2019
ВГУЭС
Потеря кинетической энергии будет
где – коэффициент потерь энергии;
– коэффициент скорости.
Расчет
истечения реальных газов и паров
Слайд 6307/30/2019
ВГУЭС
ДРОССЕЛИРОВАНИЕ ГАЗОВ
Адиабатным дросселированием (или мятием) называют необратимый переход рабочего тела от
высокого давления р1 к низкому давлению р2 без теплообмена, изменения скорости и без совершения технической работы.
Дросселирование, близкое к адиабатному, имеет место на практике при прохождении жидкости или газа через вентили, задвижки и измерительные диафрагмы.
Дросселирование, близкое к адиабатному, имеет место на практике при прохождении жидкости или газа через вентили, задвижки и измерительные диафрагмы.
Слайд 6507/30/2019
ВГУЭС
Из уравнения энергии газового потока для адиабатного дросселирования (dq = 0)
при условии dlтех = 0 при условии, что сечения канала до (1–1) и после (2–2) расширения одинаковы, после интегрирования получаем соотношение
следовательно, энтальпия газа в результате дросселирования не изменяется.
следовательно, энтальпия газа в результате дросселирования не изменяется.
Адиабатное дросселирование
Слайд 6607/30/2019
ВГУЭС
Опытами установлено, что в результате дросселирования изменяется температура рабочего тела.
Это
явление было обнаружено Джоулем и Томсоном в 1852 году и получило название эффекта Джоуля-Томсона.
Адиабатное дросселирование
Слайд 6707/30/2019
ВГУЭС
Изменение температуры при дросселировании связано с тем, что в каждом реальном
газе действуют силы притяжения и отталкивания между молекулами.
При дросселировании происходит расширение газа, сопровождающееся увеличением расстояния между ними.
Это приводит к уменьшению внутренней энергии рабочего тела, связанному с затратой работы, что, в свою очередь, приводит к изменению температуры.
Адиабатное дросселирование
Слайд 6807/30/2019
ВГУЭС
Температура идеального газа в результате дросселирования не изменяется, и эффект Джоуля-Томсона
в данном случае равен нулю.
Таким образом, изменение температуры реального газа при дросселировании определяется величиной отклонения свойств реального газа от идеального, что связано с действием межмолекулярных сил.
Таким образом, изменение температуры реального газа при дросселировании определяется величиной отклонения свойств реального газа от идеального, что связано с действием межмолекулярных сил.
Адиабатное дросселирование
Слайд 6907/30/2019
ВГУЭС
Различают дифференциальный и интегральный температурные дроссель–эффекты.
При дифференциальном эффекте Джоуля-Томсона температура
изменяется на бесконечно малую величину, а при интегральном – на конечную величину.
Адиабатное дросселирование
Слайд 7007/30/2019
ВГУЭС
Дроссельный эффект может быть положительным, отрицательным и равным нулю.
Положительный дроссель–эффект
имеет место в случае, когда при дроселировании температура газа понижается.
Отрицательный – когда повышается.
В случае неизменности температуры при дросселировании наблюдается нулевой эффект Джоуля-Томсона.
Отрицательный – когда повышается.
В случае неизменности температуры при дросселировании наблюдается нулевой эффект Джоуля-Томсона.
Адиабатное дросселирование
Слайд 7107/30/2019
ВГУЭС
Состояние реального газа при дросселировании, когда дроссельный эффект равен нулю, называется
точкой инверсии. В этой точке происходит смена знака температурного эффекта.
Если температура газа перед дросселированием меньше температуры инверсии, то газ при дросселировании охлаждается, если больше – то нагревается.
Если температура газа перед дросселированием меньше температуры инверсии, то газ при дросселировании охлаждается, если больше – то нагревается.
Адиабатное дросселирование
Слайд 7207/30/2019
ВГУЭС
Выводы
Термодинамика газового потока объясняет изменения, происходящее с газами при течении по
каналам переменного поперечного сечения – соплам и диффузорам. Объясняет условия, необходимые для создания сверхзвукового потока. Показывает возможность получения низких температур за счет дросселирования потока.
Слайд 7307/30/2019
ВГУЭС
Источники дополнительных сведений
Кудинов В.А. Техническая термодинамика. Учеб. пособие для втузов /
В.А. Кудинов, Э.М. Карташов. – 3-е изд., испр. – М.: Высш. шк., 2003. – 261 с.
