Категории: ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Рівняння першого закону термодинаміки для відкритих систем (стор. 198-206)Розглянемо наступну схему потоку ро-бочого тіла. Канал І розташований на рівні над нульовим рівнем . У цей канал, переріз якого дорівнює , входить робоче тіло з па-раметрами і зі швидкістю . Для того, щоб 1 кг робочого тіла ввійшов у цей канал, переріз переміщується на відс-тань . Далі потік проходить через каме-ру, в якій знаходиться якийсь механізм і цей механізм виконує роботу . Далі по-тік входить у канал ІІ вже з іншими пара-метрами стану і зі швидкістю . Переріз каналу . Для того, щоб цей газ вийшов із каналу, робоче тіло повинно вштовхнути 1 кг його в навколишнє середо-вище. Таким чином, у каналі І – це си-ла, з якою навколишнє середовище діє на робоче тіло. У каналі ІІ: . Остаточно буде: – це робота проштовхува-ння газу через цей канал. . Далі буде виконуватися робота по зміні кінетичної енергії потоку: . Змінюється висота потоку каналу, отже, буде зміна потенціальної енергії потоку: , – робота по подоланню тертя. (1) (2) У диференціальному вигляді: (3) Розглянемо ідеальний потік, в якому ві-дсутнє тертя, який рухається по горизонта-льному каналу і протікає на одному рівні. ; ; . (4) Розглянемо короткий канал, через який з великою швидкістю протікає потік, і так як час перебування потоку в каналі не-великий, то відсутній теплообмін із навко-лишнім середовищем ( ), тоді з рівнян-ня (4) ми можемо записати, що: (5) (6) Із (6): (7) (8) Із (8) бачимо, що dW i dp мають різні знаки, тобто, якщо швидкість потоку в ка-налі збільшується ( ), тиск при цьому зменшується ( ). , . , . Основні закономірності протікання газу і пари в коротких каналах змінного перерізу (стор. 206-211) Знайдемо вираз для визначення зміни розміру перерізу каналу в залежності від умов протікання потоку. Використаємо рівняння нерозривності, або суцільності по-току, яке говорить про те, що через кожний переріз протікає та ж сама маса речовини. (10) – маса речовини; – питомий об’єм; – площа перерізу каналу; – швидкість руху потоку. Продиференціюємо рівняння (10), маю-чи на увазі, що величина незмінна. Тоді ми отримаємо: (11) Рівняння (11) поділимо на рівняння (10): ; ; (12) Лекція 13. 29.10..
Поділимо ліву і праву частину рівня-ння на : . Продиференціюємо рівняння адіабати : . Поділимо його на : ; ; ; після деяких підстановок і перетворень отримаємо, ; dp – швидкість руху звуку в дано-му середовищі. Тоді (13), – тиск, при якому знаходиться потік; – показник адіабати; – швидкість потоку на виході з кана-лу. *26 .10. Розглянемо два типи коротких каналів із змінним перерізом: сопла і дифузори. Сопла – це короткі канали змінного перерізу, в яких проходить розширення газу або пари зі зменшенням тиску і збі-льшенням швидкості руху потоку, тобто, це канали, в яких потенціальна енергія тиску потоку перетворюється в кінетичну. Як правило, в цих каналах протікає адіабат-ний процес. Дифузори – короткі канали змінного перерізу, в яких проходить стиснення газу зі збільшенням тиску і зменшенням швид-кості руху потоку, тобто, в цих каналах кі-нетична енергія потоку перетворюється у потенціальну енергію. Канали (сопла і дифузори) бувають трьох конфігурацій: 1. Такі, що звужуються (звужуючі); 2. Такі, що розширюються; 3. Комбіновані (спочатку звужуються, потім розширюються) – сопла Ла-валя. Використовуються у ракет-них двигунах. Використовуючи (13), визначимо зале-жність форми каналу від швидкості потоку на виході з каналу. Сопла: 1. , , , : сопло, що звужується. 2. , , , . З каналу буде виходити потік зі швидкістю звуку – канал звужує-ться. 3. , , , : канал розширюється в тому випад-ку, якщо на вході швидкість потоку дорівнює швидкості звуку, . У загальному випадку це комбінова-не сопло. Ракетний двигун Дифузори: 1. , , , . 2. , , , У таких каналах є наявна робота. Визначимо швидкість руху потоку че-рез канал змінного перерізу. З (8) маємо (14) Це елементарна наявна робота. , , тому ; ; ; . Наявна робота в n разів більша роботи розширення. . Процес протікання потоку через корот-кий канал змінного перерізу вважають аді-абатним процесом. ; (15) (16) – для ідеального газу. Із першого закону термодинаміки: ; ; ; ; ; ; ; ; Величина h вимірюється в кДж/кг. Визначимо швидкість потоку із сопла для водяної пари. Дано: . Пара розширюється в турбіні до тиску . Втрати енергії на подолання тертя в ко-ротких каналах змінного перерізу врахову-ються за допомогою швидкісного коефіцієн-та . . Кінцевий стан робочого тіла в дійсному процесі: ; – тепловий перепад. Він є теоретичним, бо не враховує сил тертя, на подолання яких іде частина цього теплового перепаду. ; залежить від якості обробки стінок сопла. Якщо обробка краща, то , якщо гірша, то ближче до 0,95. §3 Визначення маси при протіканні робочого тіла через сопло. Критичні характеристики потоку. Рівняння нерозривності потоку (17) ; – тиск на вході в канал; – тиск на виході з каналу. Через кожен переріз буде протікати та ж сама маса робочого тіла. Тоді для мініма-льного перерізу: (18) , або . (19) Підставимо у (18) значення з (19): ; (20) Змінюється тільки . . Маса речовини, яка протікає через соп-ло, залежить від відношення і нази-вається коефіцієнтом відношення тисків. Експеримент показує, що наростання маси речовини при зменшенні буде протікати тільки до максимального значення маси . Після цього маса речовини, яка проті-кає через сопло, буде незмінною. Зміна ма-си іде по кривій 1-К-а. Значення в точці К називається критичним. (21) залежить від природи робочого тіла. Французький вчений Сен-Веман висловив гіпотезу, згідно з якою робоче тіло в соплах розширюється тільки до , яке відповідає , що протікає через сопло: . Якщо в рівняння (20) підставити значе-ння з (21), то отримаємо: . |
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23 lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда... |