Истечение газа с учетом трения

Вопросы для самопроверки

1. Получите выражение первого закона термодинамики для потока в термодинамической и механической формах.

2. Что такое работа проталкивания?

3. Запишите уравнение неразрывности потока в дифференциальной форме.

4. Что такое располагаемая работа?

5. Для осуществления каких процессов используют сопла и диффузоры?

6. В каких случаях процесс течения можно считать адиабатным?

7. Почему в сужающемся сопле нельзя превзойти скорость звука?

8. Как связано изменение площади поперечного сечения с измененем скорости и числом Маха?

9. В каких случаях необходимо использовать комбинированное сопло Лаваля?
10. При каких условиях режим течения в сопле Лаваля становится нерасчетным?

11. Как учитывается влияние трения на скорость течения газа или пара?

12. В чем сущность принципа обращения воздействия?

13. Что такое тепловое, механическое и расходное сопла?

В отличие от теоретического изоэнтропийного действительный процесс истечения реального газа происходит при трении частиц газа между собой и о стенки канала. При этом работа, затрачиваемая на преодоление сил трения, преобразуется в теплоту, в результате чего температура и энтальпия газа в выходном сечении канала возрастают. Истечение газа с трением становится необратимым процессом и сопровождается увеличением энтропии.

На рис. 2.13 в sh –координатах представлены процессы расширения газа 1* -2 при истечении без трения и 1* - 2 при истечении с трением. При одинаковом перепаде давлений р*₁ – р₂ действительный теплоперепад меньше располагаемого . В результате этого действительная скорость истечения газа оказывается меньше теоретической.

Отношение разности располагаемого и действительного теплоперепадов (потери теплоперепада) к располагаемому теплоперепаду называется коэффициентом потери энергии

. (2.61)

Отсюда

. (2.62)

Тогда действительная скорость

Здесь , (2.63)

где -коэффициент скорости, учитывающий уменьшение действительной скорости по сравнению с теоретической; в современных соплах =0,95-0,98.

Из выражения следует . (2.64)

Отношение действительного теплоперепада к теоретическому , или действительной кинетической энергии к теоретической называется коэффициентом полезного действия канала

.

С учетом выражений (2.63) и (2.64) . (2.65)