Основные определения. Истечение газов и паров рассчитывается на основе первого закона термодинамики для движущегося газа, учитывающего работу проталкивания газа и изменение его

Истечение газов и паров рассчитывается на основе первого закона термодинамики для движущегося газа, учитывающего работу проталкивания газа и изменение его кинетической энергии в потоке.

Для идеального газа теплоту процесса можно записать в виде

где ; и ; – энтальпия и скорость в рассматриваемых сечениях потока.

При адиабатном течении .

Теоретическая скорость в выходном сечении сопла

, (33)

где и – энтальпия пара или газа соответственно на входе и выходе из сопла, кДж/кг;

– скорость на входе в сопло, м/с.

Теоретический расход газа через сопло при установившемся движении

(34)

где , и – теоретическая скорость, площадь сечения и удельный объем пара или газа в рассматриваемом сечении сопла.

Для выходного сечения сопла

; (35)

для минимального сечения сопла Лаваля

(36)

Критическое соотношение давлений для сопла

, (37)

где – для газов.

Значения

Двухатомный газ...................................... 0,528

Перегретый водяной пар................................0,546

Насыщенный пар...................................... 0,577

Давление в горловине сопла Лаваля

(38)

При расчете истечения идеальных газов можно также пользоваться формулами:

, (39)

где отношение давлений для сопла;

(40)

Если , то при течении газов скорость и расход газа можно определить по формулам:

; (41)

(42)

Дросселированием или мятием называется необратимый процесс понижения давления в потоке при прохождении им местного сужения канала. При адиабатном дросселировании газа или пара справедливо равенство

(43)

Если , что практически всегда может быть обеспечено, получим основное соотношение для процесса дросселирования

Идеальный газ дросселируется без изменения температуры. При дросселировании реального газа с начальной температурой, равной температуре инверсии , процесс также будет изотермическим. Если начальная температура , то дросселирование реального газа происходит с понижением температуры, если – с повышением. Значение определяется природой газа и его давлением.

Возрастание энтропии при адиабатном дросселировании идеального газа

(44)

где начальное давление; понижение давления при дросселировании.

Потеря работоспособности рабочим телом при дросселировании

(45)

где – низшая температура в рассматриваемой системе тел (например, температура окружающей среды), К.