Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Истечение и дросселирование газов и паров






 

Соплом называется канал, предназначенный для ускорения потока за счет уменьшения давления. Скорость потока на выходе из сопла зависит от отношения давлений на выходе из сопла р 2 и на входе в сопло р 1:

. (9.1)

При этом существует критическое отношение давлений β кр, которое для адиабатического процесса истечения рассчитывается как

. (9.2)

Значения β кр для идеальных газов и водяного пара представлены в табл. 9.1.

Таблица 9.1.

Критическое отношение давлений для различных газов

 

Газ 1-атомный 2-атомный 3- и более атомный Водяной пар
Показатель адиабаты 1, 67 1, 40 1, 33
β кр 0, 487 0, 528 0, 540 0, 546

 

Если адиабатное истечение газа происходит при , то теоретическая скорость истечения газа из суживающегося сопла определяется по формуле

(9.3)

а расход газа по формуле

, (9.4)

где f 2 – выходное сечение сопла.

Если же адиабатное истечение газа из суживающегося сопла происходит при , то теоретическая скорость истечения будет равна критической

, (9.5)

причем эта скорость будет равна местной скорости звука

(9.6)

Расход газа в этом случае будет максимальным и может быть вычислен по формуле

. (9.7)

Параметры газа на срезе сопла и будут определяться критическим давлением .

Для двухатомных газов (k = 1, 4) формулы (9.5) и (9.7) принимают вид:

; (9.8)

. (9.9)

Для получения скоростей истечения выше критических (сверхзвуковые скорости) применяется комбинированное сопло (сопло Лаваля) (рис. 9.1)

 

Рис. 9.1. Комбинированное сопло Лаваля.

 

При этом скорость на выходе из сопла будет определяться по формуле (9.3), а максимальный массовый расход по уравнению

, (9.10)

где – критическая скорость в горловине сопла Лаваля, определяемая по (9.5);

– удельный объем газа при р кр и Т кр.

При истечении водяного пара общие законы истечения остаются в силе, но для расчетов следует использовать следующие формулы:

для суживающегося сопла при :

(9.11)

, (9.12)

– для суживающегося сопла при :

(9.13)

, (9.14)

– для сопла Лаваля скорость истечения определяется по формуле (9.11), а максимальный расход по формуле (9.10).

Реальный процесс течения газов и паров (рис. 9.2) в каналах всегда связан с наличием трения, поэтому действительная скорость истечения будет всегда меньше теоретической

, (9.15)

где φ – скоростной коэффициент сопла, определяемый экспериментально (φ = 0, 92 ÷ 0, 98).

Потери кинетической энергии струи учитываются коэффициентом потерь энергии

. (9.16)

Увеличение энтропии в процессе истечения с учетом необратимости может быть вычислено для идеального газа как

. (9.17)

 

Рис. 9.2. Действительный процесс истечения

 

Для водяного пара изменение энтропии ∆ s может быть вычислено непосредственно путем нахождения параметров водяного пара по таблицам или по h – s диаграмме.

При прохождении газов или паров через гидравлическое сопротивление (суженное сечение) происходит снижение давления без совершения полезной работы. Этот процесс называют дросселированием, а гидравлические сопротивления, специально предназначенные для снижения давления, называют дроссельными устройствами (дросселями).

Для процесса адиабатического дросселирования

,

где - энтальпии потока до и после дросселя.

Отношение изменения температуры к конечному изменению давления при дросселировании называется интегральным дроссель-эффектом (эффектом Джоуля–Томсона):

. (9.18)

Знак дроссель-эффекта определяется знаком изменения температуры, поскольку в процессе дросселирования давление потока всегда уменьшается.

Температура идеальных газов при дросселировании остается неизменной (дроссель-эффект равен нулю), а изменение температуры реальных газов зависит от соотношения между начальной температурой Т 1 газа и температурой инверсии Т инв (температурой, при которой реальный газ при дросселировании ведет себя как идеальный). Если , то в процессе дросселирования его температура уменьшается, если , то увеличивается. Температуру инверсии приближенно можно найти как

, (9.19)

где Т кр – критическая температура газа или пара.

 

Задачи

 

9.1. К соплам газовой турбины подводятся продукты сгорания с параметрами р 1 =10 бар и t 1 = 600 оС. Давление за соплами р 0 =1, 2 бар. Расход газа через одно сопло 0, 4 кг/с. Определить тип сопла и его геометрические размеры (диаметры выходного отверстия и горловины сопла). Считать, что рабочее тело обладает свойствами воздуха.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.