1. Расход жидкости по длине трубы постоянный, т.е. справедливо уравнение неразрывности.
2. Распределение скорости по сечению канала прямоугольное, т.е. скорость по сечению канала постоянная.
На самом деле, скорость по сечению канала распределена не постоянно, она изменяется от нуля на стенке, до максимального значения в центре канала. Наше допущение означает, что мы рассмотрели среднее значение скорости.
3. Изменение скорости при переходе от одного сечения к другому мало, по сравнению со средним значением скорости.
Полезная работа равна:
Теплота подведенная к
термодинамической открытой системе расходуется на изменение внутренней энергии,
на работу проталкивания, на работу изменение кинетической энергии, на изменение
потенциальной энергии, на работу сил трения.
Разделим все на G:
Дифференциальная форма:
Введём энтальпию: 
Вся работа сил трения переходит в теплоту и усваивается потоком.
Поэтому:
Эти два члена равны между собой:
Все виды работ в открытой системе совершаются за счет работы расширения газов. Они не могут (виды работ) быть больше, чем работа расширения газа.
Перепишем 1-ый закон термодинамики для закрытых систем с использованием энтальпии:
Сумма кинетической и потенциальной энергий в одном сечении, равна сумме всех энергий в другом если нет сил трения.
Истечение газов и паров
Рассмотрим адиабатическую систему при отсутствии технической работы, работы сил трения и без учета изменения потенциальной энергии.
Истечение адиабатическое без трения.
Поскольку – является функцией состояния, этой формулой можно пользоваться в любом процессе.
При уменьшении давления при выходе из сопла расход пара через сопло возрастает до тех пор пока, отношение давления не станет критическим, при дальнейшем уменьшении давления расход газа остается постоянным.
Это связано с тем, что скорость газа на выходе становится равной скорости звука и все возмущения на выходе из сопла не могут проникнуть вверх по потоку (поток не знает, что мы изменим давление на выходе).
Прологорифмируем и дифференцируем это уравнение:
Запишем 1-ый закон термодинамики для открытых и закрытых систем.
Рассмотрим адиабатическое течение в канале dg=0=dq
Используем из курса физики: 
, 
, где 
-
число Маха
Если М < 1 дозвуковое течение (скорость)
М > 1 сверхзвуковое течение.
М<1
dS>0 dW<0
dS<0 dW>0
M>1
dS>0 dW>0
dS<0 dW<0
Если существенная часть сопла дополнить расщиряющейся частью, то на выходе такого комбинированного сопла при сверхкритическом отношении давлений можно получить сверхзвуковое сечение:
Расход в сопле Лаваля (такие сопла назывются - соплами Лаваля) по-прежнему определяются размерами критического сечения.
Тяга двигателя при наличии расширяющейся части возрастает.
Дросселирование – это процесс неравновесного расширения на элементах местного сопротивления.
Запишим 1- ый закон термодинамики для газовых потоков.
Учитывая что вторые члены в левой и правой
частях этого уравнения много меньше первых членов и учитывая что 
мало отличается от 
, то можно считать, что 
Таким образом при дросселировании идеального газа температура не изменяется.
При дросселиравании реальных газов температура повышается в верхней части диаграммы, и понижается в нижней части диаграммы.
Верхняя часть: высокие давления
высокие температуры.
Нижняя часть: низкие давления
низкие температуры.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.