Термодинамика потока рабочего тела

Программа.

Уравнение неразрывности потока рабочего тела (сплошности струи). Уравнение первого закона термодинамики для потока. Понятие о сопловом и диффузорном течении газа и пара. Скорость, секундный расход и теплопадение при адиабатическом истечении рабочего тела. Критические параметры утечки. Сопло Лаваля. Расчет процесса истечения водяного пара с помощью i-s диаграммы.

Дросселирование газов и паров. Сущность процесса. Изменение параметров в процессе адиабатного дросселирования. Особенности дросселирования идеального и реального газа. Изображение процесса дросселирования в рабочей и тепловой диаграммах. Дееспособность рабочего тела, ее потери при дросселировании. Практическое использование процесса дросселирования.

Методические указания. Как правило, в тепловых машинах рабочее тело последовательно проходит через все их элементы, которые имеют разное проходное сечение канала, однако через любое сечение в единицу времени проходит одинаковое количество рабочего тела. При сопловом движении скорость потока увеличивается, а давление уменьшается; при диффузорном– наоборот: скорость уменьшается, а давление растет. И сопла, и диффузоры могут,как сужаться, так и расширяться. Изменение скорости потока рабочего тела приводит к изменению его кинетической энергии, которая может быть преобразована в техническую (полезную) работу. Студент должен четко знать и понимать, что в цилиндрических каналах, скорость потока не может быть больше скорости звука, которая ограничивает возможность преобразования кинетической энергии в полезную. Для получения сверхзвуковых скоростей истечения применяется сопло Лаваля. Оно позволяет все имеющиеся теплопадения превратить в техническую работу. Расчет адиабатного процесса истечения водяного пара проводится только с помощью i-s диаграммы.

Адиабатное дросселирование происходит при i=const (q=0, но Ds¹0).Если для идеального газа при i=const и Т=const, то для реальных газов (паров) или жидкости, как правило, процесс дросселирования сопровождается снижением температуры. В результате потери энергии потока рабочего тела на трение, которая после этого превращается в теплоту, энтропия увеличивается(Ds>0).