Студопедия

Главная страница Случайная лекция

Порталы:

БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика






Истечение газов и паров

Читайте также:
  1. Вопрос №29 Налоло, приостановление, истечение
  2. Газовая резка металлов
  3. Газовая сварка и наплавка
  4. ГАЗОВАЯ СВАРКА И ОГНЕВАЯ РЕЗКА МЕТАЛЛОВ
  5. ГАЗОВАЯ ФАЗА ПОЧВ. СОСТАВ ПОЧВЕННОГО ВОЗДУХА
  6. Газовоздушные смеси.
  7. Газовые огнетушители
  8. Газовые термометры
  9. Газообмен в легких и тканях, транспорт газов кровью
  10. География мировой газовой промышленности

Если в цилиндре А (рис. 7.1) с насадкой С находится газ под давлением более высоким, чем давление окружающей среды, то через эту насадку будет происходить истечение заключенного в цилиндре газа наружу.

 

Рис. 7.1. Истечение газа из сопла

 

При этом оказывается, что по мере движения по насадке давление газа постепенно понижается, а скорость – возрастает, т.е. происходит превращение потенциальной энергии в кинетическую. Такие насадки, в которых происходит преобразование потенциальной энергии протекающего по ним газа в кинетическую, называются соплами.

При некоторых условиях, когда к насадке подводится газ с большой скоростью, может происходить обратный процесс, при котором скорость газа по мере движения по насадке постепенно уменьшается, а давление его увеличивается, т. е. происходит преобразование кинетической энергии в потенциальную. Такие насадки называют диффузорами.

Рассмотрим сначала процесс истечения газа через суживающееся сопло из цилиндра А ( рис. 7.1), в котором поддерживается постоянное давление Р1 – большее, чем давление Р2 окружающей среды.

Допустим, что перед истечением газ находился в состоянии покоя, а в процессе истечения пришел в движение и приобрел в сечении ab скорость w. В этом случае потенциальная энергия газа перешла в кинетическую, равную , где m – масса вытекающего газа. Допустим также для простоты, что количество вытекающего из сопла газа равно 1 кг, при этом и кинетическая энергия вытекающей струи в сечении ab будет, очевидно, .

При вытекании из цилиндра 1 кг газа поршень В опустился на величину s1 м. Величина совершенной при этом работы выталкивания
l
1 = P1 f1 s1 кгс·м/кг,

где f1 – площадь поршня В. Но произведение f1 × s1 = v1 – удельному объему газа в цилиндре, поэтому

l1 = P1 · v1 кгс·м/кг.

Так как наружная среда, в которую происходит истечение, имеет давление Р2, то вытекающий из сопла газ должен преодолевать силу, противодействующую истечению и равную P2 × f2, где f2 – площадь выходного отверстия сопла. На преодоление этой силы должна быть затрачена часть работы l1, равная l2 = P2 × f2 s2 = P2 · v2, где v2 – удельный объем в сечении ab.

При движении газа по соплу от сечения mn до сечения ab (рис. 7.2) давление понизилось от P1 до P2, а удельный объем увеличился от v1 до v2. Таким образом, газ совершил некоторый процесс АВ, в котором была произведена работа расширения l3.

Таким образом, полная работа истечения 1 кг газа

 

l0 = l1l2 + l3 кгс·м/кг.

Рис. 7.2. Изображение в осях vP процесса истечения газа через

суживающееся сопло. Здесь P1 – давление газа при входе в сопло,

а P2 – при выходе из него

 

Вследствие большой скорости истечения время прохождения газа по соплу весьма мало. Поэтому можно считать, что теплообмен между газом и внешней средой через стенки сопла не происходит, и процесс истечения является адиабатным. При этом работа расширения может быть выражена уравнением:

,

где k – показатель адиабаты (для перегретого пара k = 1,3).

Имея в виду полученные выше значения для l1 и l2, можем написать, что

.

или

.

Скорость течения газа из сопла и расход газа увеличиваются с уменьшением отношения , например, с уменьшением давления на выходе из сопла при постоянном . Опытом было установлено, что если сопло по форме суживающееся (рис. 7.2), то давление в сечении ab может уменьшаться только до известного предела, называемого критическим давлением .




<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Таблицы перегретого пара | Дросселирование пара

Дата добавления: 2014-09-29; просмотров: 831; Нарушение авторских прав


lektsiopedia.org - Лекциопедия - 2013 год. | Страница сгенерирована за: 0.008 сек.