2015-09-06
278
Поділимо ліву і праву частину рівня-ння 
на 
:
.
Продиференціюємо рівняння адіабати 
:
.
Поділимо його на 
:
;
;
;
;
,
– швидкість руху звуку в дано-му середовищі.
(13),
– тиск, при якому знаходиться потік;
– показник адіабати;
– швидкість потоку на виході з кана-лу.
Розглянемо два типи коротких каналів із змінним перерізом: сопла і дифузори.
Сопла – це короткі канали змінного ра-діуса перерізу, в яких проходить розширен-ня 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.
(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.
