🗊Презентация Термодинамика газовых потоков

Термодинамика газовых потоков Если на пути движущегося газа поставить преграду, то в результате адиабатного торможения потока до нулевой скорости кинетическая энергия единичной массы w2/2 преобразуется в тепловую с увеличением температуры и энтальпии газа, возрастают также его давление и плотность. Параметры заторможенного потока называются параметрами торможения и обозначаются р* , Т* , * .

Энтальпия торможения h* по сравнению с энтальпией h в потоке газа возрастает на величину кинетической энергии, преобразуемой в теплоту Энтальпия торможения h* по сравнению с энтальпией h в потоке газа возрастает на величину кинетической энергии, преобразуемой в теплоту

Давление , плотность, удельный объем из условий адиабатного процесса

С увеличением скорости движения газа его параметры в потоке (статические параметры) изменяются - температура Т, давление р и плотность  уменьшаются, а удельный объем v растет. С увеличением скорости движения газа его параметры в потоке (статические параметры) изменяются - температура Т, давление р и плотность  уменьшаются, а удельный объем v растет. Параметры торможения в любом сечении потока остаются неизменными.

Из условий неразрывности движения стационарного газового потока (не изменяемого во времени) через любое сечение канала с площадью проходного сечения А следует:

Алгебраическая сумма работ сил давления, действующих в сечениях преграды , затрачивается на перемещение газа и называется работой проталкивания Алгебраическая сумма работ сил давления, действующих в сечениях преграды , затрачивается на перемещение газа и называется работой проталкивания где М – количество газа переместившееся за время  в рассматриваемом сечении с преградой.

Первый закон термодинамики для потока газа: теплота, подведенная к потоку газа, равна алгебраической сумме изменения энтальпии газа, совершаемой им технической работы и изменения кинетической энергии потока Первый закон термодинамики для потока газа: теплота, подведенная к потоку газа, равна алгебраической сумме изменения энтальпии газа, совершаемой им технической работы и изменения кинетической энергии потока

Для повышения давления газа и его перемещения из области низкого в область высокого давления необходима затрата механической энергии. Для повышения давления газа и его перемещения из области низкого в область высокого давления необходима затрата механической энергии. Такой процесс происходит, например, в компрессоре, рабочее колесо которого, приводимое во вращение внешним источником энергии, передает получаемую энергию газу. В тех случаях, когда техническая работа совершается внешним источником энергии, в уравнениях (q) она должна учитываться со знаком минус. Полученные уравнения справедливы как для обратимых, так и для необратимых (протекающих при наличии трения) процессов. В необратимых процессах дополнительно затрачивается работа Wтрен на преодоление сил трения, которая полностью переходит в теплоту qтрен. Так как работа трения Wтрен и теплота qтрен равны по величине , но имеют разные знаки, то они взаимно уничтожаются и в уравнении теплоты не участвуют .

В каналах, когда течение газа осуществляется под действием разности давлений без подвода и отвода теплоты и без совершения технической работы, уравнения принимают вид В каналах, когда течение газа осуществляется под действием разности давлений без подвода и отвода теплоты и без совершения технической работы, уравнения принимают вид -vdp=wdw; -dp/=wdw. Из этих уравнений следует, что по мере уменьшения давления в канале (dp<0) скорость газа возрастает (dw>0), т. е. потенциальная энергия преобразуется в кинетическую. Движение газа возможно и при возрастающем давлении, если на входе в канал газ будет иметь запас кинетической энергии. В этом случае кинетическая энергия газа может быть преобразована в потенциальную, с уменьшением скорости движения (dw<0) давление газа будет возрастать (dp>0). C ростом скорости движения энтальпия, а следовательно и температура газа уменьшаются и, наоборот, с уменьшением скорости энтальпия и температура газа возрастают.

В турбине в соответствии при условии адиабатного течения газа (dq=0) работа совершается за счет уменьшения энтальпии газа и его кинетической энергии В турбине в соответствии при условии адиабатного течения газа (dq=0) работа совершается за счет уменьшения энтальпии газа и его кинетической энергии В компрессоре при адиабатном сжатии газа (dq=0) работа, затрачиваемая на привод рабочего колеса, расходуется на увеличение полной энтальпии газа В проточной камере сгорания в потоке газа происходит сгорание непрерывно подаваемого топлива, при этом технической работы газ не совершает. В теплообменнике течение подогреваемого газа также осуществляется с подводом теплоты. В этих процессах подведенная теплота затрачивается на увеличение полной энтальпии газа. Теплота, отводимая от горячего газа в теплообменнике, равна разности полных энтальпий на входе в канал и на выходе из него , при этом изменение полных энтальпий подогреваемого и горячего (охлаждаемого) газов одинаково.

Число Маха Отношение скорости газа к местной (в данном сечении канала) скорости звука называют числом Маха Скорость газа при w<c (M<1) называется дозвуковой, при w=c (М=1) звуковой и при w>c (M>1) сверхзвуковой скоростью

СОПЛА И ДИФФУЗОРЫ Канал, в котором с уменьшением давления скорость газового потока возрастает, называется соплом, канал, в котором скорость газа уменьшается, а давление возрастает, называется диффузором.

ДРОССЕЛИРОВАНИЕ Дросселированием называется необратимый процесс протекания газа (пара) через местное сопротивление, в результате которого понижается давление газа без совершения им технической работы. Местное сопротивление потоку создают установленные в трубопроводе вентиль, задвижка, кран, клапан, диафрагма, пористая перегородка, капиллярная трубка и другие устройства

Дроссель-эффект Джоуля—Томсона Величина снижения давления зависит от природы газа, параметров его состояния, скорости движения и степени сужения трубопровода. После дросселирования удельный объем и скорость газа возрастают (v2 >v1 и w2 > w1), а температура газа в зависимости от его природы и параметров состояния перед дросселированием может как увеличиваться, так и уменьшаться, или оставаться неизменной.

ЭЖЕКТИРОВАНИЕ Эжектированием называется процесс приведения в движение газа под действием разрежения, создаваемого другим газом, движущимся с большой скоростью. Высоконапорный газ, создающий разрежение, называется эжектирующим (активным), а приводимый в движение -эжектируемым (пассивным). В процессе эжектирования в результате турбулентного смешения происходит передача энергии от высоконапорного к низконапорному газу и выравнивание их скоростей и параметров. Эжектирование лежит в основе работы эжекторов (струйных вентиляторов) и инжекторов (струйных компрессоров и насосов).