Студопедия

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)

Истечение и дросселирование газов и паров




З-8.6

З-8.5

З-8.4

З-8.3

З-8.2

З-8.1

Задачи

Решение.

П-8.2

Найти массу, внутреннюю энергию, энтальпию и энтропию 6 м3 насыщенного водяного пара при давлении р =1,2 МПа и степени сухости пара х =0,9.

Значения внутренней энергии, энтальпии и энтропии определяем по формулам из таблицы 5 для насыщенного водяного пара, принимая необходимые для них исходные данные по приложению А

Удельный объем влажного пара

м3/кг.

Масса пара

кг.

Энтальпия пара

кДж.

Внутренняя энергия пара

кЖд.

Энтропия пара

кДж/К.

 

В барабане котельного агрегата находится кипящая вода и над ней водяной пар под давлением р =9 МПа. Масса воды М =5000 кг. Объем барабана V =8 м3.

Какова масса пара, находящегося над зеркалом испарения, если пар считать сухим насыщенным?

Ответ: МП =45 кг.

 

В трубе течет водяной пар при давлении р =2 МПа и степени сухости х =0,96 со скоростью w =40 м/с. Расход пара m =5000 кг/ч.

Определить внутренний диаметр трубы.

Ответ: d =65 мм.

К питательной воде, вводимой в прямоточный паровой котел при р =24 МПа и t =350 ºС в количестве D =900·103 кг/ч, от топочных газов подводится Q = 1600 ГДж/ч теплоты.

Определить температуру пара на выходе из парового котла, его энтальпию и внутреннюю энергию. Падением давления при протекании воды и пара по трубам пренебречь.

Представить процесс в Т-s и i-s диаграммах.

Ответ: t2 = 570 ºС, i2 = 3403 кДж/кг, u2 = 3069 кДж/кг.

 

Водяной пар массой 1 кг сжимается изотермически. При этом состояние пара меняется так, что начальные его параметры р1 = 3,0 МПа и t1 = 360 ºС, а конечные соответствуют состоянию кипящей жидкости.

Определить параметры в конце процесса и количество отведенной теплоты.

Ответ: р2 =18,67 МПа, v”2 =0,001894 м3/кг, i”2 =1762 кДж/кг, s”2 =3,9162 кДж/(кг·К), q = -1809 кДж/кг.

 

Определить количество теплоты, затрачиваемой на перегрев 1 кг влажного пара при давлении р = 10 МПа и степени сухости х =0,98 до температуры t =480 ºС.

Ответ: qП =621,6 кДж/кг.

 

В паровом котле объемом V =15 м3 находятся 4000 кг воды и пара при давлении 4 МПа и температуре насыщения.

Определить массы воды и сухого насыщенного пара, находящегося в котле.

Ответ: МП =206 кг, МВ =3794 кг.

 

 

Истечение газов может происходить через каналы различной формы. Канал, в котором с уменьшением давления скорость газового потока возрастает, называется соплом, канал, в котором скорость газа уменьшается, а давление возрастает, называется диффузором.

При решении задач, связанных с истечением газа, наиболее распространенной является задача, связанная с истечением газа через сопло (насадку) из сосуда неограниченного объема. Процесс истечения газа из сопла теоретически происходит без теплообмена с окружающей средой, т.е. является адиабатным (q=0) и представлен на р - v и i-s диаграмме (рис. 8). Как правило, при решении подобных задач требуется определить скорость истечения и расход газа, проходящего через сопло.

Для этого необходимо знать отношение давлений р21, которое сравнивают с критическим отношением давлений для данного вида газа, определяемым по формуле

, (9.1)

где р1 - давление среды на входе в сопло;

р2 – давление среды на выходе из сопла.

 

Рис. 8

 

В зависимости от формы канала и отношения давлений среды на выходе и на входе в канал скорость газового потока в выходном сечении канала может быть меньше, равной или больше скорости звука.

Критические отношения давлений для разных видов газов при адиабатном истечении показаны в таблице 6.

 

Таблица 6

Критические отношения давлений при истечении из сопла

Газы Показатель адиабаты k Отношение давлений 21)кр
Одноатомные 1,67 0,487
Двухатомные 1,4 0,528
Многоатомные 1,3 0,546

 

Таким образом, скорость истечения и расход газа могут определяться для двух случаев, когда 21)>(р21)кр и 21)≤(р21)кр:

а) 21)>(р21)кр.

Теоретическая (дозвуковая) скорость истечения газа из суживающегося сопла

, (9.2)

где v1 – удельный объем газа на входе в сопло, м3/кг;

Т1 – температура газа на входе в сопло, К.

i1 и i2 – соответственно энтальпии газа в начальном и конечном состоянии, Дж/кг.

Расход газа, вытекающего из сопла

, (9.3)

где f – площадь поперечного сечения выходного отверстия сопла, м2.

б) При 21) ≤ (р21)кр, давление в среде, куда происходит истечение опускается до критического давления в устье сопла р2кр и, соответственно, скорость и расход достигают своих критических (максимальных) значений.

Критическая скорость истечения газа из суживающегося сопла – это скорость распространения звука, которая устанавливается при данных параметрах среды у выходного сечения

, (9.4)

где iкр – энтальпия при критическом давлении р2кр, Дж/кг.

Скорость распространения звука в идеальном газе

, (9.5)

где Т – температура среды, равная Ткр истечения газа, К.

Скорости wкр и а2 соответственно должны быть равны.

Максимальный расход газа, вытекающего из сопла

, (9.6)

По формулам (9.2 – 9.6) можно определять скорость истечения и расход также для водяного пара, принимая при этом значения показателя адиабаты для перегретого пара k =1,3, для сухого насыщенного k =1,135, для влажного насыщенного k =1,035+0,1 х.

Для получения скоростей истечения выше критических применяется не сужающееся, а комбинированное – сужающе-расширяющееся сопло (сопло Лаваля) (рис. 9), параметры которого определяются по данным ниже формулам.

Площадь минимального сечения сопла

, (9.7)

Площадь выходного сечения сопла

, (9.8)

Длина расширяющейся части сопла

, (9.9)

где d2 и dmin – соответственно диаметры выходного и минимального сечения сопла, м;

α – угол конусности расширяющейся части сопла.

 

Рис. 9

 

Работа, совершаемая идеальным газом при адиабатном истечении

, (9.10)

Сравнивая формулы (9.9) и (6.21) можно увидеть, что работа при истечении газа из сопла в k раз больше, чем работа просто адиабатного расширения газа.

Процесс прохождения газа через суженное сечение называется дросселированием. Дросселирование – это необратимый процесс, при котором давление р2 за местом сужения всегда меньше, чем давление передним р1. При этом никакой работы газ не совершает l0 =0 и теплообмена с окружающей средой также не происходит, т.е. процесс является адиабатным. Удельный объем при дросселировании всегда возрастает v2>v1, температура идеальных газов не меняется, а температура реальных газов меняется, за исключением случая, когда она равна определенной начальной температуре – температуре инверсии

, (9.11)

где Ткр – критическая температура газа, К.

Энтальпия газа или пара при дросселировании в начальном и конечном состоянии одинакова

i1=i2, (9.12)

Процесс дросселирования изображается на i-s диаграмме горизонтальной прямой по линии i =const (рис. 10).

 

Рис. 10

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-05-09; Просмотров: 5294; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.03 сек.