Термодинамика потока

Истечение и дросселирование газов и паров. Основные положения. Уравнение первого закона термодинамики для потока, его анализ. Понятие о сопловом и диффузорном течении газа. Адиабатные течения. Скорость адиабатного течения. Связь критической скорости истечения с местной скоростью распространения звука. Критическое отношение давлений. Расчет скорости истечения и секундного массового расхода для критического режима. Условия перехода через критическую скорость. Сопло Лаваля. Расчет процесса истечения водяного пара с помощью - диаграммы. Действительный процесс истечения. Дросселирование газов и паров. Сущность процесса. Изменение параметров в процессе дросселирования. Понятие об эффекте Джоуля — Томсона. Особенности дросселирования идеального и реального газов. Понятие о температуре инверсии. Практическое использование процесса дросселирования. Условное изображение процесса дросселирования в - диаграмме.

Методические указания.

При изучении этой темы студент должен обратить внимание на те допущения, которые кладутся в основу вывода уравнения энергии газового потока. Следует твердо знать условия перехода от дозвуковых скоростей потока к сверхзвуковым, уметь рассчитывать сужающееся сопло и сопло Лаваля. Надо знать, как влияет трение на течение газа или пара и уметь изобразить процессы течения с трением в - и - диаграммах, уметь объяснить, что такое давление и температура заторможенного потока. Нужно уяснить принципиальную разницу между адиабатным дросселированием, при котором , а , и адиабатным обратимым процессом расширения, при котором , и . Необходимо понять смысл температуры инверсии и инверсионной кривой, чтобы объяснить возможность сжижения газов в процессе дросселирования.

Литература: [1, с. 47—55, 58—59]; [2, с. 132—146]

Вопросы для самопроверки. 1. Напишите уравнение энергии газового потока и дайте объяснение отдельным членам, входящим в него. 2. Что такое работа проталкивания и какой она может иметь знак? 3. Что такое техническая работа? Как показать ее в - диаграмме? 4. Каков физический смысл критической скорости? Почему в закритической области расход газа не зависит от перепада давлений? 5. Что такое сопло и диффузор? 6. Как связано изменение площади поперечного сечения канала с изменением скорости и числом ? 7. При каких условиях режим течения в сопле Лаваля становится нерасчетным? 8. Какой процесс называется дросселированием? 9. Как протекает процесс адиабатного дросселирования? 10. Как изменяются параметры влажного пара при дросселировании? Как и в зависимости от чего меняется температура реального газа при дросселировании?