1. Нагрев воды
При 
- энтропия для воды (9.1)
(9.2)
(9.2) – для определения энтропии воды в состояние насыщения.
2. Испарение воды
Теплота, необходимая для превращения 1 кг воды, нагретой до температуры кипения, в сухой насыщенный пар, называется теплотой парообразования.
- энтропия сухого насыщенного пара (9.3)
- энтропия влажного пара (9.4)
, 
где 
- масса сухого пара, находящегося во влажном,
x – степень сухости
3. Перегрев воды
(9.5)
Ts – диаграмма водяного пара
Ts – диаграмма по сравнению с Pv – имеет то преимущество, что по ней можно найти теплоту, необходимую для получения пара данных параметров как площадь под кривой процесса.
Is – д иаграмма водяного пара
если p=const; dp=0
или 
Is – диаграмма по сравнению с Ts – имеет то преимущество, что в ней теплота, необходимая для получения пара данных параметров изображается длиной отрезка по оси энтальпии.
Раздел 7. Термодинамика потока
Термодинамика потока
В технике существует большой класс двигателей и установок, в которых газ или жидкость приобретают значительную скорость. При этом необходимо определять связь между термодинамическими параметрами, потока и площадью сечения канала.
Рассмотрим эту задачу при следующих предложениях:
1. Течение газа или пара стационарное
2. Течение газа одномерное
Это предположение можно обосновать тем, что в каналах энергетических установок за счет больших скоростей, режим течения турбулентный.
3. Выполняется уравнение неразрывности
– площадь сечения, ( 
)
– массовый расход, (кг/с)
– удельный объем, ( 
/кг)
– скорость, (м/с)
4. На поток газа не действуют внешние силовые поля (поле силы тяжести, электромагнитные поля)
Первый закон термодинамики для потока
1) P , W , f
2) P + dP , 
, 
– первый закон термодинамики, n – наружное
подставим в исходное уравнение:
(10.1)
Выражение (10.1) первый закон термодинамики для потока.
Это выражение справедливо для любого рабочего тела и для любых процессов (обратимых и необратимых)
(10.2)
Выражение (10.2) справедливо для конечного процесса
Адиабатное течение идеального газа в сужающемся канале
(10.3)
Выражение (10.3) - широко используется для определения скорости водяного пара в соплах и каналах. При этом i определяется по Ii – диаграмме.
Теперь рассмотрим идеальный газ:
1) 
2) для упрощения примем 
(10.4)
Формула (10.4) является рабочей формулой для расчета скорости истечения
идеального газа в канале.
Пример: Дан воздух с температурой T 1 = 2000 К
Найдем максимальную скорость истечения его из канала
Найдем расход газа в данном случае (в выходном сечении сопла).
(10.5) - рабочая формула для определения расхода газа через канал
Анализ формулы (10.5)
Дифференцируя выражение (10.5) по величине 
и приравнивая производную к нулю можно получить следующие значения
(11.1)
1 ат k = 1,67 βкр = 0,49
2 ат k = 1,4 β кр = 0,528
3 ат k = 1,3 β кр = 0,546
Т.к. Ркр это относительное давление
Давление в выходном сечении канала, при котором расход становится максимальным, называется критическим давлением.
(11.2)
Подставляя (11.1) в формулу (10.4)и проводя ряд преобразований, получим выражение для критической скорости:
(11.3)
Формула (11.3) определяет так называемую критическую скорость, т.е. скорость в выходном сечении канала, когда давление равняется критическому. Из физики известно, что скорость звука в газовой среде:
(11.4)
Таким образом, критическая скорость в выходном сечении сужающегося канала равна местной скорости звука.
Таким образом, в сужающемся канале нельзя получить скорость, больше скорости звука.
Дата: 2018-12-21, просмотров: 447.
