Розрахунок процесу закінчення за допомогою h, s-діаграми - Студопедія
Поділивши рівняння на pv, знайдемо
(7.15)
Підставивши замість вираз, отримаємо
(7.16)
Розглянемо рух газу через сопло. Оскільки воно призначене для збільшення швидкості потоку, тоdcі знак уdFвизначається ставленням швидкості потоку до швидкості звуку в даному перерізі. Якщо швидкість потоку мала (c/a1, тоdF>0,тобто сопло повинно розширюватися.
На малюнку 7.4 представлені три можливі співвідношення між швидкістю закінченняз2 і швидкістю звукуана виході із сопла. При відношенні тисків швидкість закінчення менше швидкості звуку в середовищі. Усередині сопла швидкість потоку також скрізь менша за швидкість звуку. Отже, сопло має бути таким, що звужується на всій довжині. Довжина сопла впливає лише на втрати від тертя, які тут не розглядаються.
Малюнок 7.4 - Залежність форми сопла від швидкості закінчення:
a- =a в - >a
При нижчому тиску за соплом можна отримати режим, зображений на малюнкуб.У цьому випадку швидкість на виході з сопла дорівнює швидкості звуку в середовищі. Усередині сопло, як і раніше, має звужуватися(dFа.Таке комбіноване сопло вперше було застосоване шведським інженером К. Г. Лавалем у 80-х роках минулого століття для отримання надзвукових швидкостей пари. Зараз сопла Лаваля застосовують у реактивних двигунах літаків і ракет.Кут розширення не повинен перевищувати 10-12 °, щоб не було відриву потоку від стін.
При закінченні газу з такого сопла в середу з тиском менше критичного у вузькому перерізі сопла встановлюються критичні тиск і швидкість. У насадці, що розширюється, відбувається подальшезбільшення швидкості і відповідно падіння тиску газу до тиску зовнішнього середовища.
Розглянемо тепер рух газу через дифузор — канал, в якому тиск підвищується за рахунок зменшення швидкісного напору (dc0, тобто якщо швидкість газу при вході в канал менша за швидкість звуку, то дифузор повинен розширюватися у напрямку руху газу так само, як при перебігу стисливої рідини Якщо ж швидкість газу на вході в канал більша за швидкість звуку (c/a>1), то дифузор повинен звужуватися(dF
Нехай пара з початковими параметрами витікає у середу з тискомр2. Якщо втрати енергії на тертя при русі водяної пари по каналу і тепловіддача до стінок сопла незначно малі, то процес закінчення протікає при постійній ентропії і зображується наh,s-діаграмі вертикальної прямої1-2.
Швидкість закінчення розраховується за такою формулою:
,
деh1 визначається на перетині лінійp1 іt1, аh2 знаходиться на перетині вертикалі, проведеної з точки 1, з ізобароюр2 (точка2).
Рисунок 7.5 - Процеси рівноважного та нерівноважного розширення пари в сопі
Якщо значення ентальпій підставляти в цю формулу в кДж/кг, то швидкість закінчення (м/с) набуде вигляду
.
Справжній процес закінчення. У реальних умовах внаслідок тертя потоку стінки каналу процес закінчення виявляється нерівноважним, т. е. при перебігу газу виділяється теплота тертя і тому ентропія робочого тіла зростає.
На малюнку нерівноважний процес адіабатного розширення пари зображений умовно штриховою лінією1-2'.При тому ж перепаді тисків спрацьовується різниця ентальпій виходить менше, ніж увнаслідок чого зменшується і швидкість закінчення. Фізично це означає, що частина кінетичної енергії потоку через тертя переходить у теплоту, а швидкісний натиск на виході із сопла виходить менше, ніж за відсутності тертя. Втрата в сопловому апараті кінетичної енергії внаслідок тертя виражається різницею. Відношення втрат в соплі до теплопадіння, що розташовується, називається коефіцієнтом втрати енергії в соплі:
Формула для підрахунку дійсної швидкості адіабатного нерівноважного закінчення:
Коефіцієнт називаєтьсяшвидкісним коефіцієнтомсопла. Сучасна техніка дозволяє створювати добре спрофільовані та оброблені сопла, у яких
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: