ИСТЕЧЕНИЕ ГАЗОВ И ПАРОВ. ДРОССЕЛИРОВАНИЕ

При решении задач, связанных с истечением газа через сопла, чаще всего приходится определять скорость истечения и расход газа. Решение начинают с нахождения перепада давления через сопло :

,

где - давление газа во входном сечении сопла, - давление газа в выходном сечении.

Затем сравнивают полученное значение с , характерное для данного газа:

,

где k – показатель адиабаты.

Если адиабатное истечение газа происходит при , то теоретическая скорость истечения определяется по формуле:

,

где и - соответственно давление газа и его удельный объем во входном сечении сопла.

При истечении пара теоретическую скорость удобнее определять по формуле:

,

где и - соответственно энтальпии пара в начальном и конечном состоянии в .

Секундный расход газа через выходное сечение площадью будет равен:

.

Если же адиабатное истечение газа происходит при , то теоретическая скорость в выходном сечении суживающегося сопла будет равна критической скорости (местной скорости звука):

.

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

.

Для получения скоростей истечения выше критических (сверхзвуковые скорости) применяются либо расширяющиеся сопла, либо сопла Лаваля, содержащие как суживающуюся, так и расширяющуюся части. Перепад давления при этом должен быть меньше критического значения.

Действительный процесс истечения всегда сопровождается трением между газом и внутренней поверхностью сопла, а также завихрением и трением в самом потоке. Наличие трения требует затраты части энергии потока на его преодоление, поэтому действительная скорость истечения будет всегда меньше теоретической

,

где - скоростной коэффициент, составляющий, как правило, 0,95…0,98.

Потеря энергии на трение, которая превращается в теплоту и повышает энтальпию газа на выходе из сопла, равна

.

Прохождение газом местного сопротивления без совершения внешней работы и с понижением его давления называют дросселированием.

При дросселировании любых газообразных рабочих тел их энтальпия не изменяется. В то время как температура остается постоянной только при дросселировании идеальных газов. При дросселировании реальных газов она остается неизменной только для состояний газа, соответствующих инверсионной кривой.

Из молекулярно-кинетической теории одну из температур инверсии можно определить по формулам:

, ,

где и - постоянные из уравнения Ван-дер-Ваальса; - газовая постоянная; - критическая температура газа.

Для усвоения материала используются следующие задания (Л. 2 № 391-394, 396, 397, 401-403, 405-407, 410, 411, 413-420).

Отчетность по результатам данного занятия проводится письменно в соответствии с заданием или в устной форме в виде опроса.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: