Краткий курс лекций. Курс лекций по дисциплине Теплотехника составлен в соответствии с рабочей программой дисциплины и предназначен для студентов направления подготовки 19. 03. 04

• Название: Курс лекций по дисциплине Теплотехника составлен в соответствии с рабочей программой дисциплины и предназначен для студентов направления подготовки 19. 03. 04
• Дата: 31.01.2022
• Размер: 1.75 Mb.
• Имя файла: Краткий курс лекций.docx
• Тип: Курс лекций; #347389
• страница: 3 из 9



Если f – площадь поперечного сечения канала, а w и υ – скорость и удельный объем потока газа или пара в этом сечении, то fwпредставляет собой объем, который протекает через данное сечение канала, т.е. секундныйобъемныйрасходгаза или

пара. При неразрывности течения ^{M  fw const.}

Из курса физики известно, что величина

а²  kp,

где а– скорость звука в том

сечении канала, в котором параметры потока имеют значения ри υ; аназываютместной скоростью звука. С изменением параметров течения потока газа или пара по каналу изменяется и местная скорость звука вдоль канала.

Учитывая, что а²  kp, можно записать:

df_

f

a²  w² kpw² dp

w
2

 ₁ 1  _a2

kp ^w2

_a2

dp,

1


df_ ^ 1




 1^dp,

f kp^ M^{2 }

  
^{где отношение скорости газа к местной (в данном сечении) скорости звука w/a=M}*

называют числом Маха

3. 
   Расчетные соотношения скорости и расхода газа при истечении.
   

Рисунок 7.1.
Рассмотрим истечение рабочего тела из суживающегося сопла в среду с давлением

^рср<sup>(рисунок 7.1).

В случае, если давление газа в выходном сечении сопла р</sup>2^{равно давлению среды р}ср

расход определится отношением

p_{2 }

p₁

^pсрp₁

. Построим график зависимости секундного

расхода от отношения давлений

^pср; M fp₁

^pср; когда

p₁

^pсрp₁

 0 <sup>и

p</sup>срp₁

 1^{, тогда М= 0.}

Рисунок 7.2.

График (рисунок 7.2) показывает, что при неизменном давлении газа на входе в ^{сопло р}1^{расход Мувеличивается с уменьшением давления среды р}ср^{, а следовательно,}

M f

^pсрp₁

(кривая а).

Увеличение расхода Мпроисходит до тех пор, пока Мне достигнет максимального

^{значения М=М}max<sup>, при

p</sup>ср _.

p₁

^{Дальнейшее уменьшение давления среды р}ср^{и отношения pср ведет к уменьшению}

p₁

^{расхода М, и, когда давление среды р}ср<sup>= 0, истечение прекращается, М= 0 (кривая с).

Опыт показывает, что секундный расход растет с уменьшением давления среды р</sup>ср^{до достижения максимального значения, дальнейшее уменьшение р}ср^{не вызывает} изменения количества вытекающего газа (линия b). Это объясняется тем, что уменьшение давления среды по достижении максимума расхода и дальнейшее ^{уменьшение р}ср^{не влияют на давление в выходном сечении сопла р}2^{, а поэтому} секундный расход, достигнув своего максимума, остается неизменным и дальше до ^{достижения р}ср^{= 0.}

Давление в выходном сечении суживающегося сопла, которому соответствует М=

^Мmax^{, называется критическим и обозначается р}кр^.

Критическоедавление– наименьшее давление, которое может установиться в выходном сечении суживающегося сопла.

Отношение

^pкрназывается критическим отношением давления. Этому

p₁

^{отношению соответствует М=М}max^.

^pкр<sub> 

</sub>  ²

k

_ k1 _.

p ^кр k1^

₁  
Зная значение показателя адиабаты kдля различных газов, можно определить для ^{них β}кр<sup>:

для двухатомных газов k = 1,4; β</sup>кр ^{= 0,528; для перегретого пара k=1,3; β}кр^{= 0,546; для насыщенного пара k=1,135; β}кр^{= 0,577.}

Скорость истечения, соответствующая критическому давлению в ^{суживающихся соплах, называется критической и обозначается w}кр^.
w_кр .
Следует заметить, что максимальный секундный расход и критическая скорость ^{изменяются с изменением начальных параметров р}1 ^{и υ}1 ^{и k.}

^{При β > β}кр^{скорость течения меньше скорости звука (дозвуковая) (w>a), в этом случае следует применить простое суживающееся сопло. При β = β}кр ^{скорость течения} равна местной скорости звука – это предельный случай применения простого сопла. ^{При β < β}кр^{применяют комбинированноесоплоЛаваля.}
Вопросы для самоконтроля

1. 
   Понятие термодинамического потока, уравнение неразрывности потока. Располагаемая работа, секундный расход газа.
   
2. 
   Местная скорость звука.
   
3. 
   Число Маха.
   
4. 
   Комбинированное сопло Лаваля
   
5. 
   Критическое давление, критическая скорость, критическое отношение давления.
   
6. 
   Сопла и диффузоры.
   

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная
1. Федина,В.В.Техническая термодинамика [Текст]: учебное пособие/ В.В. Федина, А.С. Тимофеева, Т.В. Никитченко.– Старый Оскол: ТНТ, 2015. – 144 с.
Дополнительная

1. 
   Круглов, Г.А. Теплотехника [Текст]: учебное пособие / Г.А. Круглов, Р.И. Булгакова, Е.С. Круглова. — СПб.: Издательство «Лань», 2010. — 208 с.: ил. – ISBN 978-5-8114-1017-0.
   
2. 
   Баскаков,А.П.Теплотехника [Текст]: учебник для нетеплоэнергетических вузов (переработанный и дополненный) / А.П. Баскаков, Б.В. Берг, О.К. Витт, Ю.В. Кузнецов, Н.Ф. Филипповский. – М.: Издательский Дом «Бастет», 2010. – 328 с.
   
3. 
   Кирюшатов, А.И. Теплотехника [Текст]: курс лекций для студентов специальностей 311300, 311400, 311500, 230100 / А.И. Кирюшатов. – Саратов: Сарат. гос. агр. ун-т. им. Н.И. Вавилова, 2001. – 196с. – ISBN 5-7011-0285-8.
   

Лекция 8
ОСОБЕННОСТИ ДРОССЕЛИРОВАНИ ГАЗА И ПАРА.

1. 
   Понятие дросселирования и его особенности.
   

Дросселирование– необратимый процесс протекания газа (пара) через местное сопротивление, в результате которого понижается давление газа без совершения им технической работы. Дросселирование происходит в не полностью открытых вентилях, задвижках, кранах, клапанах, диафрагмах, капиллярных трубках.

Процесс дросселирования характеризуется понижением давления и практическим ^{постоянством энтальпии h}2^{= h}1^{= const.}

При дросселировании идеального газа du = 0; dh = 0; dt = 0.

В реальном газе (паре) внутренняя энергия зависит от объема, поэтому у пара изменяется и внутренняя энергия, и температура, отсюда du≠ 0; dТ≠ 0.

2. 
   Эффект Джоуля-Томсона.
   

Эффект понижения температуры рабочего тела при дросселировании называют дроссель-эффектом и широко используют при получении низких температур, а также при сжижении газов. Это явление в 1852 г. было открыто Джоулем и Томсоном и называется эффектом Джоуля-Томсона. Для идеального газа эффект Джоуля-Томсона равен нулю, т.е. t=const(так как изменение температуры происходит за счет взаимодействия атомов [в реальных газах]).

Для количественной оценки эффекта Джоуля-Томсона введено понятие

^{дифференциального дроссельного эффекта α}h^:

  
^ дT<sup>

h </sup> дp

_ дT_h.