Оглавление:
Истечение, дросселирование газов и паров
- Просроченные внешние и одноразовые работы. При изучении процесса выдоха, прежде всего, необходимо определить внешнюю работу, которая затрачивается на перемещение массы рабочего тела в потоке. Для этого рассмотрим 2 сечения любого профильного канала (рис. 1.21) (/- /и 2-2), но поток газа обусловлен разностью давлений (p> Pg) — его скоростью и параметром состояния, если газ движется по каналу с переменной cross-section. In постоянный режим течения вдоль непроницаемых стенок всех сечений канала, массовый расход 1AZ описывается непрерывным уравнением тг = ОЗП = АВ / в-константные (1.192）.
Когда центр масс перемещается из секции/-/в секцию 2-2, рассмотрим изменение состояния фундаментальной массы газа, окруженного секцией «1 и bx. Давление pb действует на левую сторону элемента, что создает силу PiAi, через которую элемент moves. By делаю так Рисунок 1.21. Схема канала переменного сечения и длины h Кана. изменения в p n pA вдоль ha Работа проводится по преодолению сопротивления элемента движению от давления, оказываемого на правый элемент.
Можно построить. Внешняя работа, которая проводится по потоку газа от секции 1-1 до секции 2-2 Oh, характеризуется площадью 01010202. Людмила Фирмаль
Если мы знаем форму канала, а следовательно и закон изменения площади поперечного сечения канала по его длине A = f (h) и перепад давления p = f (h), то зависимость pA = f(/?) Эта работа негативна, потому что применяется извне. Работа, проделанная газовым элементом во время течения и затраченная на преодоление давления на правой стороне элемента, численно равна площади b \bb₂b ’₂ и является положительной. Разница между этими работами заключается в том, что они представляют собой внешнюю работу/ к по истечении срока действия. С тех пор = PiAidhi-pgA₂dh₂.
Внешние работы в момент утечки газа ^ СГ / = это P2d₂-Пи дл я、 Здесь dvz и dvi составляют 2-2 и 1-1 соответственно объема газовых элементов в разрезе. dv₂=v₂dm, dvi =Vidmᵣ, P2V2-PtVi, (1.193） А также для бесконечно малых изменений состояния газа в потоке DL ^ = d (pv). (1.194） Для определения внешней работы на выдохе, в зависимости от полученной зависимости, необходимо знать термодинамические процессы, изменяющие состояние текущего газа или пара. Если вы игнорируете внешние изменения.
Принимая d (gmh) — () при потенциальной энергии (1.40) газа, протекающего через канал, уравнение закона термодинамики № 1 (1.194), принимая во внимание формулу (1.42、 dq-du + d (pv)4-0, 5Jw2+ J /₁CX(1.195) или рассмотрим(1.50） йй-Ди 4-0, 5dw24-dlIC₂. (1.196） Формулы (1.46) и (f. сравнение(195) показывает, что работа расширения газа dl тратится на завершение внешней работы оттока dl ^(1.194), 0,5 приращения внешней кинетической энергии и связанные с этим технические work. It перемещается канал, по которому проходит рабочая жидкость flows. In связь с этим дл = Дин 4-0, 5dw24-лейтенант (1.197）.
Одноразовая работа Д. С = 0,5 М-24-Л Или/ технологии = о Джей / О =0. 5Ju2. (1.198） Учитывая вышеизложенное, формулу (1.197)можно представить следующим образом: +(1.199） И затем dl₀-DLHC = pdv-pdv-vdp = — vdp. (1.200） Полученная формула показывает, что объем работы, доступный только при условии падения давления вдоль канала (dp 0), увеличивается. С. Скорость потока газа. Формула (1.200) интегрирования дает конечное значение разбиения! Незавершенное производство l₀^] — vdp =]ᵥdp,(1.21） Пи п. » Одноразовая работа заключается в увеличении кинетической энергии газа при движении по каналу, которая может быть использована в машине для преобразования ее в другие виды энергии или для перемещения канала.
Определите, нужно ли полагаться давлением на определенный объем, то есть на термодинамический процесс. Это соединение характеризуется политропным процессом (1.101)、 / ₀ = С {П-1 / ПФ. РГ. Так как политропный процесс С = plfri-ppvj、 После интегрирования, находим / о =-P2Vi) п / {п-1). (1.202） Сравните полученное выражение с выражением n = k(1.97) и получите/ o = n/. (1.203） Поэтому в процессе однородности dl 0、 Дл = — дл ^ = — д(БС)—ВДП、 Для этого Ло =(РІ〜Р2) В. (1.204） В изобарном процессе dp = 0 и dlQ = 0.In изотермический процесс, d (pv)= d (RT)= 0, поэтому dlo = dl.
По формуле (1.87) / ₀ =PiV₁Jn (pI /p₂). (1.205） В процессе теплоизоляции имеющаяся работа определяется по формуле (1.202): n = k. используют формулу (1.137) Йй-Ди 1 Или (1.206） Ло = м + второй-его J примените диаграмму sT или si (см. рис. 1.18). так, для процесса 21 (рис. 1.11) площадь под процессом численно равна q, а площадь под Изобарой B2 численно равна изменению энтальпии AI. Если перегретый пар течет, то можно рассчитать имеющуюся работу, используя соотношение (1.166). Рисунок 1.22. Диаграмма расхода пара.
В процессе 13(рис.1.22) имеющаяся работа/ /определяется по формуле (1.206). согласно sT-диаграмме / о = ЛГ-выход * + назад!？ — Lochmtg» т. к. ’о = * 4₄$b₁₃. Используйте известное количество//, чтобы получить его по формуле (1.198 Начальная скорость при u’1 = 0, скорость истечения из сосуда неограниченного объема Вт = [/21₀. (1.208） Процесс истечения срока действия теплоизоляции. Резиновая насадка Во многих случаях достаточная точность теплообмена с внешней средой пренебрежимо мала. по формуле q » 0(1.206) I-1 ′ 2(1.209） И затем н = / 2 (я,-i₂). (1.210） В этом случае наиболее важной является диаграмма^ /(процесс 12, рис. 1.22).
Имеющуюся работу процесса теплоизоляции идеального оттока газов можно также определить по формуле(1.96)-(1.100), если/ o = M. Например, по формуле(1.100） / о =Лр₁с₁[1-(р₂/р₁)к-1> /Л] /(А-1） (1-211) или по формуле (1.208) w =] /2kptvₜ[1—1). (1.212） Если известна скорость выдоха; если площадь узкого сечения канала А и удельный объем v рабочей жидкости в этом сечении, то уравнение течения имеет вид tg = wA / V. Удельный объем газа в узком сечении связан с удельным объемом газа в пласте с соотношением pi-pivf, и поэтому тангенс= =Л| /2Л(р₁А₁) [(р/р₁)2Л(р/р, Ук*1W⁴] /(kД). (1.213）.
Сопло имеет узкий участок канала в нем. При изменении давления Р внешней среды изменяется и величина ТТ. РНС. 1J3. Im скорости 1, расхода tg и давления ppaza зависит от соотношения давлений p / P. Вы можете использовать формулу (1.213) для построения зависимостей mᵣ= F (Р) (рис. 1.23). при p = pi расход газа равен нулю (точка a).При уменьшении давления внешней среды (p pi) скорость истечения w и расход газа t увеличиваются, достигая максимального (критического) значения при критическом давлении pk.
При дальнейшем падении давления внешней среды в узкой части сопла (за соплом) параметры остаются постоянными и равны критическим (p»pm, tg / A и w = wK). ns увеличивается по мере дальнейшего снижения давления за соплом. Расход расширенной части сопла Лаваля (рис. 1.24) (с использованием основных параметров газа в узком сечении) выше критического. Таким образом, диапазон возможных значений p / pi делится на 2 области:1p / fi P * / Pi » находится ниже критической области, где справедлива формула (1.211)-(1.213). pK / pi p / pi 0 находится в сверхкритической области, где скорость разлива u = ui-const и скорость потока m = const поддерживаются в пределах .
Максимальный. для определения pk достаточно выражения (1.213) (все радикальные выражения Сопло представляет собой канал, через который газ расширяется при снижении давления и увеличении скорости. nie) исследовать в полной мере. Далее, Л=Р1[2 /(Л+ 1)] кЛ* -,⁾. (1.214） Подставляя это соотношение в уравнение (1.212), получаем критическую скорость отзыва Ж » = | / 2AP₁G1/(А + Т),(1.215） И Формула (1213) — критическое потребление ж= = [[2 /(4 4-1)],* * «|,| /2Lp₁/ [r₁(44-1)]. (1.216） Расход газа m, если задано α, критическое сечение сопла по формуле (1.216) Л= = hrj / [2 /(A + 1) 1, d* -,, | / 2Lpn / [₁;₁(A + 1)]. (1.217） В сверхкритической области истечения на участке сопла давление p = Pk и удельный объем газа r = vK.
Если давление pi и удельный объем пласта равны u, то легко найти формулу (1.214), заданную адиабатическим потоком Pii * = rd’l Ви = ІБ[2 /（* + 1）]1*-«（1.218） Выражают pi и Vi, полученные по формулам (1.214) и (1.218), подставляя их в Формулу (1.215 Wк = / ДРКГ». (1.219） Таким образом, критическая скорость истечения wK равна скорости a распространения звука в Газе с параметрами PT и Гк -. Рассчитайте площадь поперечного сечения сопла любой формы, где расход газа достигает скорости звука. Для этого площадь поперечного сечения а сопла составляет Однако. 1.24.
- Сопло Лаваля рисунок n измерение p и w вдоль сопла Расход потока каждого раздела： АВ = м ^ в. (1.220）. Дифференцируйте полученное выражение с помощью mᵣ= const. ДВ + ж да =mᵣdv. После деления на ОУ、 ДГ / з + да / а =tnᵣdv/(а-в). Далее рассмотрим соотношение (1.220): dA / A = dv/v-dw / w. (1.221） Соотношение для ввода полученного уравнения получается дифференцированием адиабатического уравнения pr * = const: dv / v = — dp / kp(1.222） Формула(1. | 98) и использует (1.200) ДГ / З = — в ДП / П2. (1.223） Учитывая соотношения (1222) и (1.223), уравнение (1.221) можно выразить в виде dA/А〜(v /w2-l / kp) dp. (1224)）.
Сопло Лаваля-составное сопло с сужающейся и расширяющейся частью, которое используется для получения скорости газа, превышающей скорость звука. Поскольку отток происходит в направлении падения давления, он становится dp 0, в результате чего алгебраический код dA показывает характер изменения поперечного сечения сопла по его длине(за счет перепада давления). для v /w2> / cr и dp 0 поперечное сечение сопла должно быть уменьшено из-за dA 0 (разрез ah, рис.1.24). в этом случае w] / ’ kpv. (1.225） при v / w2l / cr и dp 0 площадь поперечного сечения сопла увеличивается、 ж> [/ КПН(1226）.
Поэтому, минимальное поперечное сечение сопла также важно в то же время. Людмила Фирмаль
Из сравнения условий (1.225) и (1.226) следует, что самое узкое сечение сопла hh должно быть значительным, в соответствии со скоростью w = \ / kpv, или по формуле (1.219). Также из неравенства (1.226) скорость W> n’K получается только в том случае, если она достигает критической скорости (w = n’K) в сужающейся части сопла (сечение ah), затем расширяется часть сопла he , но длина, на которой давление продолжает уменьшаться до давления внешнего environment. In эта часть сопла, расход потока «v> wK». Исходя из вышесказанного, при расчете расхода или расхода необходимо учитывать форму сопла (сопла), через которое протекает газ или нжипа.
Например, дайте нам знать давление pt и температуру 7 \газа или пара в резервуаре(см. пункт/, Рисунок 1.22).Давление окружающей среды pвнешней. Опуская вертикальную линию из точки 1 (процесс теплоизоляции) с изобарическим p₂= const, мы строим процесс истечения из сопла. Если сопло коническое или цилиндрическое, то важен максимально возможный расход Chesskaya. In в связи с этим сначала необходимо определить критическое отношение давлений по формуле (1.124). 0К = [2 /(А+ 1）] ‘£-、、’>、（1.227） И затем… (1.228） если p> Pk (область II подкритическая, см. рис. 1.23), то расчет скорости истечения осуществляется по формуле (1.210) для любой формы сопла. для p₂p » область является / сверхкритической (см. Рисунок 1. 23).
Расчет по формуле (1.210) возможен только в том случае, если происходит отток из сопла Лаваля. Для конического или цилиндрического сопла по формулам (1.227) и (1.28) определяется pk, а$ T-и точка a, соответствующая критическому давлению (см. рис.1.22).Скорость оттока в этом случае является определяющей, и в Формуле (1.210) вместо ( ₂ ) подставляется значение iₐ.Таким образом, только сопло Лаваля в сверхкритической области истечения может использовать все возможности, присущие рабочей жидкости в виде давления Pi и температуры для формирования скорости истечения, превышающей критическую.
Срок годности при наличии трения. Регулировка В реальных условиях выдоха часть имеющейся работы тратится на преодоление силы трения потока о стенку сопла. Эта работа полностью превращается в тепло, и при воздействии адиабатического потока оно перемещается в рабочую жидкость и увеличивает энтропию на величину As₂ (см. Рисунок 1.22). St-и«(- диаграммы термоизоляции срок годности процесса в этом случае отклоняется от процесса 12 и происходит в соответствии с процессом 13. «T диаграмма равна области 12456, и» (- диаграмма трения нет просроченной работы）.
Сегмент 12.Когда трение i₃>i₂ (и, следовательно, wₜ₃ uₜ₃₂) присутствует и работа, доступная для преодоления трения, теряется (1-229) где/ od-фактическая одноразовая работа, в которой существует трение. ^ — согласно диаграмме / Горшок 01-b) −01 ~~ b)= 3 — 2- (1.230） на диаграмме sT потеря / пот=зz-i₂xЛ₃-Л₂ численно равна площади 2 ’233′. Поэтому, если трение, то фактический расход потока = | / 2 (>- 1Е) (1.231） Менее геологически[ссылка-уравнение(1.210)], в связи с чем sm-f»и», (1.232） Где fc-коэффициент скорости сопла. Имеющаяся потеря работы может быть определена как разница. / Горшечная доска 0.5 n ’ 2-0. 5i2= =0. 5w2[I-(ід/и’) 2] = 0,5 ^Н ’ 2, где£= 1-ф2-коэффициент потери работы, имеющийся в сопле трения. для определения коэффициентов можно использовать диаграммы Си = / / ют / / о= * 22 * 7 12-（1.233）.
Регулировка потока осуществляется, например, с помощью диафрагмы(рис. 1.25).Давление рабочей жидкости за диафрагмой Р2 оказалось ниже давления (ломаной линии) при отсутствии диафрагмы. В потоке теплоизоляции рабочего органа соотношение (1.207)и Рисунок 1.25 Схема дросселирования потока и изменение давления p вдоль канала при дросселировании (1.209); следовательно, 0.5 (u1!- ВФ)= — i₂. Поскольку массовый расход каждой секции канала поддерживается постоянным и площадь проходного сечения к диафрагме (секция 1-1), а затем (секция 2-2) не изменяется, расход изменяется незначительно, w2-Wj и процесс дросселирования ожидаются в следующих случаях ч-б = const и (1.234） Апертура-это необратимый процесс.
Это связано с тем, что часть энергии потока теряется в спирали до и после диафрагмы, которая преобразуется в тепло и передается рабочему телу во время адиабатического течения. При выжимании отлично! С другой стороны, условие/₂-/ j =(p (Tg-2) указывает на то, что температура рабочей жидкости до и после диафрагмы постоянна. Эффект Джоуля Томсона связан с изменением температуры. Дроссель-это процесс снижения давления в потоке без выполнения каких-либо внешних работ и без подачи или отвода тепла, когда он проходит через местное гидравлическое сопротивление.
Эффект Джоуля Томсона-это изменение температуры газа в результате изоляции дросселя. Фактическая рабочая жидкость. При использовании уравнений(1.49)и(1.69) уравнение первого закона термодинамики можно выразить в виде: Т ДС = Ди-в ДП. (1.235） Поскольку энтальпия является функцией состояния, она может быть представлена в соответствии с 2 параметрами состояния (такими как p и T). В ходе дроссельной заслонки, di-0, и поэтому Заменить формулу (1.236)на Формулу (1.235、 Полученное уравнение характеризует интенсивность изменения температуры рабочего тела.
ДС-как взломать-полный дифференциал Подавление подозрительного давления. Поскольку корректировка всегда dp 0, алгебраический код GT зависит от алгебраического кода разности. И затем… Температура рабочей жидкости снижается при регулировке (GT 0). так… После дифференциации 1 1 / ди \ Т? 1 / технический директор \ tvrdt Т ^ СП /rT1t \ РМ)^ Я d2i — Т. etdr. | r, температура рабочей жидкости повышается (GT> 0) и изменяется с T ns(dT = 0). Температура инвертирования находится при начальной температуре на 1% ниже, чем температура инвертирования、 (ля- Фактический газ охлаждается во время дроссельной заслонки.
Если начальная температура выше, чем обратная температура、 Когда вы уменьшаете、 (1.237） Из отношений(1.70) (1.238） При назначении формул (1.237) и (1.238) на (1.236)、 Дроссельный газ становится hot. So, в зависимости от параметров фактического рабочего тела Температура в дросселях будет уменьшаться, увеличиваться или оставаться неизменной (при инвертирующих температурах). Поскольку процесс корректировки 1Б (см. Рисунок 1.22) — это необратимое, это не возможно, чтобы использовать St-либо.- Изображение координат egr является условным. Для процесса ЛБ, это допустимо, чтобы залить в точку/состояние, которое характеризует исходное состояние.
Температура инверсии-температура, соответствующая состоянию газа, в котором температура газа не изменяется при адиабатическом дросселе. Рабочая жидкость, а точка в-конечное состояние рабочей жидкости. Из-за увеличения апертуры поток рабочей жидкости и объем работы (теплопередача) уменьшаются, поэтому процесс апертуры используется для регулирования работы парогенератора plant. In фактически.
Если работа, которая доступна без дросселирования, равна ii-i₂ (см. Рисунок 1.22), то из-за наличия процесса 1b, работа, которая доступна, будет уменьшена и будет равна| ’b-ic ii-I. So, если сжать пар перед турбиной до давления 10 кПа и давление 500°С до давления 5 кПа, то расход пара уменьшится в 2 раза, а теплоизоляция уменьшится на 16%, в результате чего выход турбины уменьшится примерно на 53%.
Смотрите также:
| Первый закон термодинамики | Сжатие газа в компрессоре |
| Термодинамические процессы реальных газов и паров | Циклы тепловых двигателей и установок |
