lekcii (Лекции), страница 8

Строится процесс получения паралогарифмическая кривая. Точкапарообразование прилогарифмическая кривая.Точкакруче чем, так какНа подробном графике показаны:СвойстваВыразим вдиаграммыдиаграмме теплоту получения пара припри105теплота процесса нагрева жидкости от нуля дотеплота парообразования (теплота перегрева (при)()10619.12.диаграмма водяного параНа диаграмме пограничные кривые:.(от 0,001 до 30МПа)В области влажного пара:следовательно уклон изотерм постоянный ((отПри влажном паре:до)исовпадают107Линии постоянно сухостиИногда наносятся изохорыТочность расчетов тоопределить:диаграмме недостаточная.

Однако диаграмма позволяет1. Определить параметры состояния пара:2. Позволяет проведение графических расчетов с процессами водяного параПроцесс адиабатного расширения параПроцесс адиабатного расширения пара (газа) имеет особое значение в теплотехнике,так как является основным рабочим процессом в паровых и газовых турбинах,струйных аппаратах.Основное условие процесса.это изоэнтропический процесс.Поэтому во всех энтропийных диаграммах процесс представляется вертикальнойпрямой: вниз при расширении, вверх при сжатии рабочего тела.108Задано:давление и температура в начальном состоянии;конечное давление после расширения;Точкаконечное состояние.Определить:При адиабатном расширении пара в турбине выполняется техническая работавеличина определяется через энтальпию с помощьюдиаграммы.адиабатный или располагаемый переходэнатльпии.Пример:Пар адиабатно расширяется в турбине доОпределить: параметры конечного состояния пара иРешение: поТочка1:диаграмме:и ее109(из таблиц перегретого пара)Точка2:(из таблицы насыщенного пара)19.13.

Определения эксергии водяного параЭксергия (техническая работоспособность любого рабочего тела в заданномсостоянии, в точке) определяется величиной максимальной работы,которую можно совершить рабочим телом при переходе из состояниясостояние с окружающей средойв110В заданном состоянии точкаэксергия определяется по соотношениюэнтальпия пара в переходном состоянииэнтальпия пара после адиабатного расширения до давленияявляется давлением насыщения припомощьюдиаграммы., котороеРасчет производится сПример:Определить: эксергию сухого насыщенного параРешение:(вдиаграмме)от начальной энергии пара!11120. Процесс дросселирования газов и паровПроцесс дросселирования (мятия)- это процесс падения давления в потоке газа, паражидкости без совершения работы и без теплообмена с окружающей средойт.е.

сам процесс следует рассматривать как адиабатический необратимый процесс.Этот процесс имеет место при прохождении потока рабочего тела через клапаны,вентили, дроссельные заслонки и.т.п., т.е. через уменьшенное сечение споследующим внезапным расширением. Для анализа рассмотрим трубопровод сдиафрагмой.В процессе дросселирования происходит необратимый процесс превращениякинетической энергии струи рабочего тела в тепловую энергию завихрений и трения.Поскольку112Таким образом, процесс дросселирования этонеобратимый адиабатный процесс расширения без теплообмена и без совершенияработы.Таким образом, основной характеристикой процесса дросселирования является:Процесс дросселирования можно изобразить вдиаграмме в видегоризонтальной прямой, направленной вправо, в сторону увеличения энтропии.Поскольку необратимостьведет к уменьшению эксергии, то процесс дросселирования нежелателен и вреден,ведет к снижению работоспособности.

Однако иногда его проводят намеренно. Дляпонижения давления или температуры рабочего тела. Процесс дросселированияиспользуется в холодильных машинах.Температурный дроссельный эффект113При дросселированиитемпературный дроссельный эффектэффект Джоуля-Томпсона.Он показывает изменение температуры при дросселировании на единицу изменениядавления. После интегрирования для конечного процесса имеем:Это общий интегральный температурный дроссельный эффект.Чем больше перепад давления, тем больше плотностьбольше изменение. Для разряженных газовдля идеальных газов ((меньше )вещества, тембудет уменьшаться, в частности:) температура при дросселировании не меняется:Для реальных газов температурный дроссельный эффект может быть положительными отрицательным.

Поскольку при дросселированиито при(температура уменьшается)ПриПри условии(температура увеличивается)имеет место явление инверсии (обращение знака. Температура, при которойусловии, если, это температура инверсии. При114термическая расширяемость веществаТемпература инверсии зависит от рода вещества и давленияпри заданномтемпература инверсииимеет определенную величину (дается в, то дроссельный эффектсправочниках). При этом установлено, что еслиимеетиОбычноесли. Для каждого вещества,и.

Исключение водород и гелий.;Для обычных температур при дросселировании пара температура снижается.Температура инверсии связана с критической температурой:Для водяного пара:Изменение состояния пара в процессе дросселирования особенно просто оцениваетсяс помощьюдиаграммы.Пример:115По трубопроводам протекает влажный пар приПеред вентилем его пропускают в трубопровод низкого давленияОпределить: состояние пара в трубопроводе низкого давления.Точка2Степень перегрева21. Смесь воздуха и водяного параВ инженерной практике нередко возникает необходимость в термодинамическихрасчетах смеси водяного пара и воздуха (сушка, конденсация).Атмосферный воздух всегда содержит в себе некоторое количество водяного пара:подобную смесь сухого воздухаи водяного пара, называемую впрактике влажным воздухом, можно рассматривать как смесь идеальных газов.Общее давление влажного воздуха по закону Дальтона равно:116Абсолютной влажностью воздуханазывается количество водяных паров (вграммах или килограммах), содержащихся ввлажного воздуха.Относительной влажностью воздухаабсолютной влажности воздуханазывается отношение действительнойк ее максимальному значениюпри той жетемпературе в состоянии насыщения, т.е.иличто равнозначно.таблица насыщенного водяного пара00,00610,0048520,007050,0055640,008120,0063660,009350,0072680,01070,00826100,01230,00940120,01400,0107140,01600,0121Численное значениеи соответствующее давление насыщенияв зависимости оттемпературы находятся из таблицы насыщенного водяного пара.Влагосодержание воздуха (массовое) используется при выполнение расчетовразличных технических устройств это отношение массы водяных паров к массесухого воздуха.Молярное влагосодержание воздуха равно117т.е.Поскольку отношение числа молей компонентов газовой смеси прямопропорционально отношению их парциальных давлений, тоилиНапример:это означает, чтоводяного пара на 1кг воздухаПлотность влажного воздухагазовые постоянные воздуха и водяного параЭнтальпия влажного воздуха равна сумме энтальпий сухого воздуха и водяного пара:, гдемассовые теплоемкости воздуха и водяного пара притеплота испарения воды приТочка росы.

При охлаждении влажного воздуха может быть достигнуто такназываемое состояние точки росы, т.е. состояния насыщения воздуха парами: притемпературе ниже температуры точки росы начинается образование капелек воды.11822. Струйные аппараты. Сопла и диффузоры22.1. ОпределенияВ технике имеются струйные аппараты, где рабочее тело переносится с оченьбольшими скоростями. Действие их основано на особых свойствах газового потока.Основные соотношения для газового потока, которые являются исходными прирасчете струйных аппаратов связаны с неразрывностью струи газа (уравнениепостоянства расхода в каналах)массовый расходобъемный расходскорость потокаРасходом называется количество вещества взаданное сечение канала в единицу временина, которое проходит черезСкоростью потока называется отношение объемного расхода к площади сеченияканала119При установившемся потоке массовый расход газа будет одинаковым для всехсечений:Это уравнение постоянства расхода для газа, воды, масла и т.д., которыенесжимаемы:и22.2.

Уравнение движения потока газа без тренияУравнение устанавливает зависимость между изменением скорости и изменениемдавления в потоке рабочего тела. Выводится на основе закона сохранения энергии:выражает термическую энергию потока120Масса газа движущегося потока обладает кинетической энергиейна 1кгмассы газа:Энергия 1кг газа в потоке:По закону сохранения энергии для сеченийуравнение энергобаланса:иможно записать следующеетеплота, сообщенная рабочему телу между сечениямиитехническая работа, произведенная потоком газа по отношению к внешнейсреде (реакция струи в движущемся объеме).Для неподвижного канала; тогдаЭто уравнение первого закона термодинамики для потока рабочего тела внеподвижном канале.Для обратного процессаУравнение движения газа без трения:Таким образом, при движении потока в неподвижном канале изменениекинетической энергии потока равно численно располагаемой работе.

В неподвижномканале располагаемая работа идет полностью на изменение кинетической энергии:Если поток движется с ускорениемзамедленным движением, тотоесли поток движется с121В соответствии с этим свойством газового потока в технике используются два видаструйных аппаратов: сопла и диффузоры.В соплах потенциальная энергия превращается в кинетическую при этом происходитснижение давленияфорсунках и т.д.),повышается скорость потока (в турбинах, ракетах,В диффузорах за счет снижения кинетической энергии повышается потенциальнаяэнергия, скорость снижается, давление увеличивается (инжекторы и т.п.)23.3. Определение скорости истечения и расхода топлива через соплоПри расчете сопел определяют скорость истечение на выходе из сопларасходи профиль канала сопла. В основе расчета уравнение:Рис.176(обычно скоростью потока пренебрегаем из-за малости)зависит от характера процесса в канале,122В соплах без учета трения процесс истечения является обратным адиабатнымпроцессом расширения, для которого:Процесс в канале сопла без учета трения- изоэнтропийный.Процесс истечения вдиаграммахтеплоперепад в сопловом аппарате.В действительности в соплах имеет место трение между газом и стенками канала.Потому процесс истечение необратимый процессДля обратимого адиабатического процесса123теоретическая скорость истечения из соплавследствие потерь на трениескоростной коэффициент,Определение скорости истечения из сопла по изменению энтальпийВ адиабатном процессе в соответствии с первым законом термодинамикиивРасход газа через соплодля воздухадля пара и многоатомных газовив Па;в22.4.

Исследование формул скорости истечения и расхода газа.Выбор формы канала соплаИсследуем соотношения дляи124за соплом1.Изменение давленияДавление изменяется по прямой линии2. Кривая идеального объема(гипербола при1253.Кривая изменения скорости трения4.Кривая идеального объемаПриПрискорость звукав среде длинногоcостояния5.Кривая удельной площадипозволяет выбрать форму канала понаправлению потокаВыбор формы сопла по кривой удельной площади в зависимости от1.и126сопло должно быть по формесуженным2.Сопло должно быть по форме суженорасширенным3.Сопло должно быть по формерасширеннымОпределения1271.зависит только отот свойств веществаДля двух атомных газовДля трех атомных газов2.припри128можно определить по изменению энтальпийберется для адиабатического расширения отдо3.ОпределениеДля воздухаДля трех атомных газов22.5.