Материал: 9 Истечение. Дросселирование
Истечение жидкостей, паров и газов
В общем случае процессы истечения удобно рассматривать как теоретические обратимые процессы истечения: политропный или адиабатный, а переход к реальным процессам осуществлять путем введения соответствующих поправочных коэффициентов, определяемых опытным путем
Основной задачей при изучении процессов истечения является определение линейной (с) и массовой скорости (и), расхода (G), параметров и функций состояния рабочего тела (p, v, t, u, h, s) вдоль канала.
Общие соотношения
При обратимых процессах истечения жидкости из области большего давления р1 в область с меньшим давлением р2, потенциальная работа расходуется на повышение кинетической энергии и на изменение высоты центра тяжести потока
Дифференциальное уравнение распределения удельной потенциальной работы, при отсутствии эффективной потенциальной работы потока ( dw* = 0 ), будет выглядеть
следующим образом
dw = -vdp = cdc + gdz
w = |
c2 |
c2 |
|
- z ) |
2 - |
1 + g ×( z |
2 |
||
1,2 |
2 |
2 |
1 |
|
|
|
|
Отсюда теоретическая линейная скорость истечения жидкости в выходном сечении сопла (с2)
c2 = 
c12 +2w1,2 -2g ×(z2 - z1)
Сопла или штуцеры, через которые происходят процессы истечения, обычно выполняются короткими, поэтому работой, идущей на изменение центра тяжести поток,
2g ×(z2 - z1 ) можно пренебречь. При этом условии
теоретическая линейная скорость истечения жидкости в выходном сечении сопла может быть определена из
соотношения |
|
|
|
|
|
c |
2 |
= |
c2 |
+ 2w |
|
|
|
|
1 |
1,2 |
Скорость потока на входе в сопло может быть вычислена, в свою очередь, как теоретическая скорость истечения из воображаемого нулевого состояния (точка 0), в котором жидкость находится в состоянии покоя (с0=0), до заданного начального состояния (1), линейная скорость потока во входном сечении сопла определяется по формуле
c1 = 
c02 + 2w0 ,1 = 
2w0 ,1
Сумма потенциальных работ w0,1 и w1,2, представляет собой потенциальную работу жидкости (сжимаемой или несжимаемой) в обратимом адиабатном процессе истечения от нулевого состояния (с0 =0), определяемого параметрами торможения, до конечного давления p2 ( w0 ,2 = w0 ,1 + w1,2 ).
Следовательно, соотношение для определения линейной теоретической скорости обратимого адиабатного процесса истечения жидкости можно записать следующим образом
с2 = 
2w0 ,2
Важной характеристикой потока является его массовая скорость, численно равная секундному расходу жидкости через единицу площади поперечного сечения потока
( и, кг/(м2×с)) u = Gf