Термодинамические основы тепловых насосов. Васьков Е.Т. - 14 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

26 27
ò
-=
2
1
т
p
p
vdpl
. (4.4)
Если устройство предназначено для повышения кинетической энергии
потока (сопло) или кинетическая энергия потока используется для повышения
давления (диффузор) и техническая работа равна нулю, то
vdp
cd
-=
2
2
. (4.5)
С учетом равенства (4.5) уравнение (4.2) можно переписать в виде
dqdh
c
d +-=
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
2
2
.
В случае адиабатного истечения через сопла
0
т
=
l
,
0
=
dq
и последнее
уравнение примет вид
dh
c
d -=
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
2
2
.
После интегрирования
21
2
1
2
2
2
hh
cc
-=
-
,
откуда скорость истечения через сопла
(
)
2
1212
2 chhc +-= .
Cкорость потока на входе в сопло
1
c
мала по сравнению со скоростью
истечения
2
c
.
Пренебрегая начальной скоростью
1
c
, можно записать, что скорость
истечения
(
)
212
2 hhc -=
,
где разность энтальпий
021
hhh
=
-
, называемая перепадом энтальпий, дол-
жна быть выражена в Дж/кг. Энтальпия в выходном сечении сопла
2
h
опре-
деляется по давлению
2
p
в этом сечении.
Скорость истечения с
2
(при с
1
= 0) и секундный массовый расход M для
идеальных газов можно рассчитать по следующим формулам [1], которые
приводятся здесь без вывода:
( )
1/
2
211
1
21
1
kk
kp
cpv
kp
-
éù
æö
êú
=-
ç÷
-
êú
èø
ëû
;
( )
21/
122
2
211
2
1
kppp
MF
kppp
+
éù
æöæö
êú
=-
ç÷ç÷
-
êú
èøèø
ëû
.
Давление в выходном сечении суживающихся сопел (см. рис. 4.3), кото-
рому соответствует максимальный расход газа, называется критическим
и обозначается p
кр
.
Ниже p
кp
давление в устье суживающихся сопел не падает, несмотря на
любое понижение давления среды. Величина p
кр
, например, для идеальных
двухатомных газов равна 0,528
1
p
.
Максимальная скорость, т. е. скорость истечения, соответствующая кри-
тическому давлению в устье сопла, называется критической, равной скорос-
ти звука. Суживающееся сопло не позволяет получить скорость выше крити-
ческой. Для осуществления полного расширения рабочего тела, а также для
получения скоростей истечения больше звуковых применяют расширяющие-
ся сопла, которые называются соплами Лаваля (рис. 4.4).
В узком сечении канала устанавлива-
ются критическая скорость и критическое
давление. В расширяющейся части сопла
происходит дополнительное расширение
рабочего тела, сопровождающееся дальней-
шим понижением давления и возрастанием
скорости до сверхзвуковой. Такие сопла по-
лучили широкое применение в реактивной
и ракетной технике, в паровых, газовых тур-
бинах и т. д.
При движении газа или пара через сужение (вентиль, кран, задвижка на
паропроводе) их давление понижается. Процесс понижения давления рабо-
чего тела при его прохождении через сопротивление, обусловленное мест-
ным сужением канала, называется дросселированием, или мятием.
Падение давления сопровождается ростом скорости, которая в самом
узком сечении достигает максимального значения. Если сечение трубы перед
Рис. 4.4. Расширяющееся сопло
Лаваля
Р
кр
С
кр

Страницы