КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Реальное течение пара или газа по каналамРассмотренное выше движение газа (пара) по каналам различной формы происходило в условиях адиабатно-изоэнтропийного процесса (см. предпосылки построения термодинамической модели процесса течения). Это возможно в идеальных условиях отсутствия трения и теплообмена с внешней средой. В реальных течениях поток взаимодействует со стенкой канала, а высокая температура потока неизбежно ведет к теплопередаче с окружающей средой. Последнее обстоятельство является предметом специального курса «Теплообмен», в рамках дисциплины «Процессы и аппараты химической технологии», и мы его касаться не будем. Трение возникает по причине шероховатости внутренней поверхности канала и вязкости рабочего тела (свойство вещества). При движении по каналу в месте контакта с поверхностью поток полностью теряет скорость (w = 0), возникает профиль скорости по радиусу канала с максимумом на оси симметрии канала. В термодинамике такие детали не рассматриваются, а скорость потока принимается постоянной по радиусу и равной
w = 4Gv/πd2 м/с,
где G – массовый расход среды кг/с, d – диаметр канала в данном сечении, м. И вся работа трения условно сносится на поверхность контакта потока со стенкой канала. Тогда схема термодинамической системы для реальных течений сводится к взаимодействию потока с окружающей средой, т.е. стенкой канала + атмосферой. Для неподвижного канала (δlтехнич = 0) применимо уравнение (5.1 – в)
du + d(w2/2) = δq – δlпотока – δlтрения (5.14)
Напомним, что работа трения полностью диссипирует, т.е. обращается в тепловую энергию, которую поток (а он не различает причину) воспринимает как подвод теплоты из окружающей среды: lтрения = qтрения. Уравнение энергии потока без учета теплообмена получает следующий вид:
dw2/2 + dh + δlтрения = 0, (5.15)
и, если считать начальную скорость потока (на входе в канал) нулевой, то получаем
w = [2(h1 – hтрения)]1/2. (5.16)
В этой формуле величина энтальпии hтрения рассчитывается по эмпирическим данным следующим образом:
hтрения = hs + Δтрения, (5.17)
где hs – величина энтальпии в конечной точке идеального процесса течения при s = const, а Δтрения – потери энтальпии на работу трения. Эта величина рассчитывается как
Δтрения = w2/2 (1 – φ2) = (h1 – h2)(1 – φ2). (5.18)
Здесь φ – коэффициент скорости, φ ≡ wтрения/ws, является опытной или справочной величиной для данного канала.
Рис. 5.14. Иллюстрация к расчету скорости в канале с учетом трения.
Из рис. 5.14 следует, что точка 3 находится на изобаре р2 = const и она расположена правее точки 2 согласно 2 – му закону термодинамики (Δsдиссип = s3 – s2 > 0).
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 265; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |