Примеры решения задач по физике

Математика
Дифференциальные уравнения
Примеры решения интегралов
Решение типовых задач
Сопромат, начерталка
Работа«Соединение болтом»
Работа «Соединение шпилькой»
Выполнить эскизы

Деталирование чертежа

Контрольная работа по сопромату
Проекционное черчение
Начертательная геометрия
Физика, электротехника
Учебник по физике
Лабораторные и контрольные
работы по электротехнике
Кинематика
Примеры решения задач
Динамика движения твердого тела
Работа и энергия
Электростатика
Энергия электростатического поля
Законы постоянного тока

Сила Ампера.

Энергия магнитного поля
Термодинамика
Учебник по информационным технологиям
Информационные сети
Информационные ресурсы сетей
Физические характеристики
волоконно-оптических передающих сред
Основные сервисы сетевой среды Internet
Протоколы и сервисы поисковых систем
Подсети. Маска подсети. Имена
Таблица маршрутизации
Методы коммутации информации
Высокоскоростное подключение
по аналоговым каналам
Взаимосвязь с другими сетями и архитектурами
Потери пакетов
Распределенные системы обработки данных
Создание стандартных технологий локальных сетей
Проблемы объединения нескольких компьютеров
Логическая структуризация сети
Поддержка разных видов трафика
Пропускная способность линии
Кабели на основе экранированной витой пары
Асинхронная и синхронная передачи
Методы коммутации
Коммутация пакетов
Технология Fast ethernet
Технология Gigabit ethernet
Технология FDDI
Технология виртуальных сетей
Структура глобальной сети
Основные принципы технологии АТМ
Технология мобильных сетей
Организация физических и логических каналов
в стандарте GSM
Схема взаимодействия локальных, городских
и глобальных вычислительных сетей
Удаленный доступ
Типы используемых глобальных служб
Многосегментные концентраторы
Типы адресов стека TCP/IP
Таблицы маршрутизации в IP-сетях
Протокол надежной доставки TCP-сообщений
Использование выделенных линий для построения
корпоративной сети

Использование служб ISDN в корпоративных сетях

Энергетика
Рентгеновское излучение
Ускорители элементарных частиц и ионов
Первый бетатрон для ускорения
электронов
Реактор БИГР (быстрый импульсный
графитовый реактор)
Атомные батареи в космосе
Атомные батареи для маяков, бакенов
Космические ядерные аварии
Импульсные реакторы
Излучатели нейтронов
Лекции по радиобиологии
Загрязнение окружающей среды
в результате ядерных взрывов
Выбрасы радиоактивных веществ
в атмосферу
Газообразные выбросы АЭС
Нормирование выбросов радиоактивных
газов в атмосферу
АЭС с реактором ВВЭР
АЭС с быстрыми реакторами
Химические свойства радиоактивных элементов
Применение тория
Химически уран

Плутоний

Декоративное садоводство
и цветоводство
Садово-парковое искусство
Комнатное цветоводство
Ландшафтный дизайн
Современные садовые стили
Кантри во французском стиле
История искусства
Портретная живопись
Архитектура Франция
Живопись Франция
Скульптура
Франсиско Гойя.
Французская пейзажная живопись
Соединенные Штаты
Основатели фотографии
Реализм и импрессионизм
Моне и импрессионизм.
Эдвард Мунк
Поль Сезанн

Огюст Роден

История искусства средних веков
Искусство остготов и лангобардов
Искусство периода Каролингов
Романское искусство
Скульптура, живопись и прикладное искусство
Средневековое искусство Германии
В романском искусстве Германии
Романские соборы Англии
Искусство Южной Италии
Готическое искусство
Собор в Лане
Собор Сен Пьер в Пуатье
Скульптурное убранство готических
фасадов в Германии
Интерьеры английских соборов
Готическая архитектура Испании
Портрет в русском искусстве ХlX- начала ХХ века
Этапы развития натюрморта в русском исскустве
Химия
Примеры решения задач по химии

ИСТЕЧЕНИЕ ГАЗА И ПАРА ЧЕРЕЗ СОПЛОВЫЕ КАНАЛЫ

Сопловой канал – устройство для увеличения кинетической энергии потока. В сопловых каналах скорости истечения газа или жидкости велики, а длина канала мала. В таких устройствах (рис.10.1) теплообмен с окружающей средой практически отсутствует, а процесс истечения считается адиабатным (q=0). Техническая работа в сопловых каналах не производится lт=0. Первый закон термодинамики (9-1) для обратимого адиабатного процесса истечения вещества в сопловом канале будет иметь вид

. (10.1)

В выражении (10.1) и на рис.10.1 индексом о обозначены параметры и скорость на входе в сопло (рo, to, ho, co), а индексом 1 – в выходном сечении сопла (рк, tк, hк, cк), G– массовый расход газа через сопло.

Из выражения (10.1) можно получить расчетную формулу для скорости на выходе из соплового канала:

. (10.2)

Работа изменения давления в потоке при обратимом адиабатном истечении через сопло идеального газа от состояния с ро и vo до р1 с показателем адиабаты к=const рассчитывается по уравнению

 . (10.3)

Для упрощения анализа процесса истечения газа через сопло принимают входную скорость равной нулю (со=0). При этом допущении скорость в любом сечении сопла определяется выражениями (последнее для идеального газа) штамповка изделий из металла;склад ответственного хранения нижний новгород

. (10.4)

Используя выражение (10.3), скорость истечения идеального газа в любом сечении сопла с давлением рi можно рассчитать по формуле

 . (10.5)

Для определения площади поперечного сечения сопла fi используется уравнение неразрывности потока для этого сечения

. (10.6)

Определяющей характеристикой процесса истечения вещества через сопло является величина e=р/ро – степень изменения давления газа в сопловом канале. Эта величина сопоставляется с eкр=ркр/ро, которая для идеальных газов соответствует выражению

 , (10.7)

далее делается вывод о характере истечения и выбирается профиль соплового канала:

если e>eкр (рк>ркр) , сопло должно быть суживающимся, истечение газа докритическое (скорость газа на выходе из сопла меньше скорости звука);

если e<eкр (рк<ркр) , сопло должно быть комбинированным (сопло Лаваля) с расширяющейся частью (рис. 10.2), истечение газа сверхкритическое (скорость газа на выходе из сопла больше скорости звука).

При существующем сопловом канале, если сопло суживающееся, истечение при e>eкр – докритическое; а при e<eкр – критическое, расширение газа в сопловом канале идёт только до критического давления (рвых=ркр), дальнейшее расширение газа от ркр до давления за соплом р1 идёт за пределами выходного сечения соплового канала.

Важно отметить, что для суживающегося или комбинированного сопла при давлении за ним ниже критического (e<eкр) в самом узком сечении сопла устанавливаются критические параметры, и дальнейшее понижение давления за соплом при постоянных начальных параметрах ро=const и То=const не влияет на массовый расход газа. При этих условиях расход газа через сопло ограничивается пропускной способностью его самого узкого сечения:

 , (10.8)

критическая скорость истечения газа (пара) равна скорости звука, для идеальных газов она определяется выражениями

. (10.9)

Особенности расчета процесса истечения через сопло

реальных веществ

Показатель адиабаты в процессах истечения реальных веществ через сопловой канал – величина переменная, но необходимая для определения величины eкр и критического давления вещества.

Расчет eкр для реальных газов и паров ведется методом последовательного приближения. Первоначально принимается давление ркр=рА=0,5ро (из опыта расчета eкр в процессах истечения идеального газа в сопловых каналах), и вблизи точки А, находящейся на пересечении изобары рА с обратимой адиабатой истечения sо=const, определяется показатель адиабаты по параметрам близлежащих точек В и С на этой адиабате (рис. 10.3):

 . (10.10)

Используя полученное значение к, по формуле, полученной для идеальных газов, определяется величина eкр :

 .

Далее определяется новое критическое давление ркр=eкр ро, по значению которого заново рассчитываются eкр и ркр. Эти итерации продолжаются до достижения необходимой степени точности в определении ркр или eкр. В остальных расчетах процесса истечения реальных веществ через сопло формулы для идеальных газов использовать нельзя.

Скорости и площади сечений канала сопла при истечении реальных веществ рассчитываются с использованием удельных энтальпий и объемов, определяемых по таблицам термодинамических свойств этих веществ:

 ,  ,

 ,  .

Обратите внимание, что размерность h в этих формулах – Дж/кг.

Необратимое истечение газов и паров через сопло

Действительный адиабатный процесс истечения газа или пара через сопло всегда связан с трением, следствием которого является возрастание энтропии, энтальпии и удельного объема вещества в конце процесса (рис. 10.4).

 


Потеря работы изменения давления в потоке lo, обусловленная трением в сопловом канале, обозначается Dlc , для процесса 1-2 она определяется как

, (10.11)

где lо – работа изменения давления в потоке идеального процесса истечения (располагаемая работа) водяного пара в сопле;

lоi – работа изменения давления в потоке действительного (с трением) процесса истечения водяного пара в сопле.

Скорости истечения идеального и действительного процессов истечения водяного пара в выходном сечении сопла получаются разные (принято cо=0):

.

Действительная скорость истечения меньше теоретической, их отношение называется скоростным коэффициентом сопла j:

. (10.12)

Наравне со скоростным коэффициентом сопла необратимость процесса истечения в сопловом канале характеризуется коэффициентом потерь энергии соплового канала x или адиабатным коэффициентом сопла hс:

 ; (10.13)

. (10.14)

Как видно из выражений (10.12) ¸ (10.14), коэффициент потерь, адиабатный и скоростной коэффициенты сопла взаимосвязаны. Зная один, можно определить другой:

. (10.15)

Расчеты необратимого процесса истечения в минимальном сечении сопла аналогичны расчетам выходного сечения сопла.

Для определения действительного расхода газа (пара) в сопловых каналах по параметрам идеального процесса истечения, а также в заводских расчетах проходных сечений сопловых и рабочих решеток проточной части турбины используется коэффициент расхода µ – это отношение действительного расхода Gi к теоретическому G:

. (10.16)

Этот коэффициент определяется экспериментально. При этом он может быть как меньше единицы (m=0,95 – 0,98) для перегретого пара и газа, так и больше единицы (m»1,02) для влажного насыщенного пара в конце процесса.

Значение m<1 объясняется соотношением скоростей и удельных объемов в выходном сечении сопла fк для идеального и реального процессов истечения: cкi<cк, vкi>vк. Это видно из выражения коэффициента расхода для данного сечения

.

Значение m>1 возможно при истечении вещества, сопровождающегося фазовым переходом пара в жидкость, когда образование капель жидкости отстает от снижения давления в сечении канала и соотношение удельных объемов пара в выходном сечении имеет вид vкi<vк.

Процессы торможения. Параметры заторможенного потока

Выражение для работы изменения давления в потоке обратимого процесса истечения газа или пара без теплообмена и совершения технической работы имеет вид

,

из которого видно, что знаки dc и dр при истечении противоположны. В сопловом канале dр<0, а dc>0. Канал, в котором давление повышается, а скорость уменьшается, называется диффузором. В диффузоре протекает процесс, противоположный процессу соплового канала.

В неподвижном диффузоре (рис. 10.5) происходит процесс торможения потока с преобразованием кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления потока без обмена энергией вещества с внешней средой (q=0 и lт=0). Для этого процесса уравнение первого закона термодинамики будет иметь вид

. (10.17)

Если скорость за диффузором равна нулю (с2=0), то уравнение (10.17) для полностью заторможенного потока будет иметь вид

. (10.18)

Процесс полного торможения в диффузоре потока водяного пара в h,s- диаграмме показан на рис. 10.6.

 

 

 


Численное значение энтальпии h2 в выражении (10.18) одинаково для обратимого и необратимого процессов полного торможения. Давление пара в конце необратимого процесса полного торможения уменьшается по отношению к конечному давлению в обратимом процессе р2*<р2 и зависит от степени его необратимости.

В зависимости от устройств, где происходит торможение потока газа или пара, их давление может не только увеличиваться, но оставаться постоянным и даже уменьшаться.

Параметры полностью заторможенного потока имеют большое практическое значение. Для идеального газа с постоянной изобарной теплоемкостью, когда h2-h1=ср(Т2-Т1), можно определить температуру полностью заторможенного потока Т2, представив выражение (10.18) в виде

. (10.19)

При измерении температуры потока газа (рис.10.7), датчик, помещенный в движущуюся среду, измеряет температуру полностью заторможенного потока t*, и для определения действительного значения температуры t необходимо учесть кинетическую составляющую потока.

 

 

 


Параметры полностью заторможенного потока используются при расчете сопловых каналов с начальной скоростью больше нуля.

Методика расчета соплового канала при истечении

через него газа или пара с начальной скоростью больше нуля

Все ранее полученные зависимости для истечения через сопло газа (пара) были получены при начальной скорости потока cо=0. Для того чтобы можно было ими пользоваться при cо>0, начальные параметры газа (пара) приводят к параметрам полностью изоэнтропно (s=const) заторможенного потока (рис. 10.8).

 


При этом процесс расширения газа можно представить в виде адиабатного процесса, начинающегося от параметров полностью заторможенного потока (точка 1* рис. 10.8). В точке 1* фиксируется фиктивное состояние вещества с нулевой скоростью. Определяется энтальпия полностью заторможенного потока hо* как

, (10.20)

и по sо и hо* находится давление заторможенного потока ро*. Используя давление ро*, определяется критическое давление:

 . (10.21)

Дальнейший расчёт сопла ведётся традиционным путём относительно параметров точки 1* – полностью заторможенного потока:

, (10.22)

. (10.23)

Необходимо обратить внимание на то, что при таком истечении пользоваться коэффициентами x, hс, характеризующими необратимость процесса, можно только на реальном (1-2*) процессе, а коэффициентом j пользоваться нельзя, т. к. процесса 1*-1 нет,.

Оформление чертежей http://rfstud.ru/ штамповка изделий из металла;склад ответственного хранения нижний новгород
Математика, сопротивление материалов, электротехника лекции, задачи