Caracteristicile proceselor de ieșire reale și ideale. Principii teoretice de bază. Cu procese de expirare, de ex. Valorile lui k și β kp în timpul ieșirii gazului

Flux fără frecare. Deoarece vaporii de apă nu sunt un gaz ideal, este mai bine să calculați debitul său nu folosind formule analitice, ci folosind h, s-diagrame.

Lăsați aburul cu parametri inițiali să curgă într-un mediu cu presiune R 2. Dacă pierderile de energie din cauza frecării în timpul mișcării vaporilor de apă prin canal și transferul de căldură către pereții duzei sunt neglijabile, atunci procesul de ieșire are loc la entropie constantă și este descris în h, s- diagrama cu linii verticale 1-2 .

Debitul de ieșire se calculează folosind formula:

Unde h 1 se determină la intersecția liniilor p 1 și t 1, a h 2 este situată la intersecția verticalei trasate din punctul 1 cu izobara R 2 (punct 2).

Figura 7.5 - Procese de dilatare în echilibru și neechilibru a aburului în duză

Dacă valorile entalpiei sunt înlocuite în această formulă în kJ/kg, atunci viteza de curgere (m/s) va lua forma

Proces de expirare valabil. În condiții reale, datorită frecării fluxului împotriva pereților canalului, procesul de ieșire se dovedește a fi neechilibrat, adică, în timpul curgerii gazului, căldura de frecare este eliberată și, prin urmare, entropia fluidului de lucru crește.

În figură, procesul de neechilibru de expansiune adiabatică a aburului este reprezentat în mod convențional cu o linie întreruptă 1-2’. La aceeasi diferenta de presiune
diferența de entalpie de acționare
se dovedește a fi mai puțin decât
, în urma căreia scade și viteza de scurgere . Din punct de vedere fizic, aceasta înseamnă că o parte din energia cinetică a fluxului, datorită frecării, se transformă în căldură, iar presiunea vitezei
ieșirea din duză este mai mică decât în absența frecării. Pierderea energiei cinetice în aparatul duzei din cauza frecării este exprimată prin diferență
. Raportul dintre pierderile din duză și pierderile de căldură disponibilă se numește coeficient de pierdere de energie din duză. :

Formula pentru calcularea vitezei efective a unui flux adiabatic de neechilibru:

Coeficient numit curândpietros coeficient duze Tehnologia modernă face posibilă crearea unor duze bine profilate și prelucrate care

Reglare de gaze și vapori

Se știe din experiență că, dacă un obstacol (rezistență locală) este întâlnit de-a lungul căii de mișcare a gazului sau a vaporilor într-un canal, blocând parțial secțiunea transversală a fluxului, atunci presiunea din spatele obstacolului este întotdeauna mai mică decât în fața aceasta. Acest proces de reducere a presiunii, în urma căruia nu există nici o creștere a energiei cinetice, nici performanța lucrărilor tehnice, se numește stropit.

Figura 7.6 - Reglarea fluidului de lucru într-un compartiment poros

Să luăm în considerare fluxul unui fluid de lucru printr-o partiție poroasă. Presupunând că limitarea are loc fără schimb de căldură cu mediul, să luăm în considerare schimbarea stării fluidului de lucru la trecerea de la secțiune. euîn secţiune transversală II.

Unde h 1, h 2- valorile entalpiei în secțiuni euȘi II. Dacă vitezele de curgere înainte și după partiția poroasă sunt suficient de mici încât
, Acea

Deci, cu reglarea adiabatică a fluidului de lucru, entalpia acestuia rămâne constantă, presiunea scade și volumul crește.

Deoarece
, apoi din egalitate
înţelegem asta

Pentru gaze ideale
, prin urmare, ca urmare a strogării, temperatura gazului ideal rămâne constantă, drept urmare .

La stroflarea unui gaz real, temperatura se schimbă (efect Joule-Thomson). După cum arată experiența, semnul schimbării temperaturii (
pentru aceeași substanță poate fi pozitivă (
>0 ), gazul se răcește în timpul clapetei și negativ (
<0 ), gazul este încălzit) în diferite stări.

Starea unui gaz în care
, se numește punctul de inversare al efectului Joule-Thomson, iar temperatura la care efectul își schimbă semnul este temperatura de inversare. Pentru hidrogen este -57°C, pentru heliu este -239°C (la presiunea atmosferică).

Estralare adiabatică este utilizată în tehnica obținerii unor temperaturi scăzute (sub temperatura de inversare) și a gazelor de lichefiere. Desigur, gazul trebuie răcit într-un alt mod la temperatura de inversare.

Figura arată în mod convențional modificarea parametrilor la reglarea unui gaz ideal și a vaporilor de apă. Convenția imaginii este că stările de neechilibru nu pot fi descrise pe o diagramă, adică pot fi reprezentate doar punctele de început și de sfârșit.

Figura 7.7 - Reglarea gazului ideal (A)și vapori de apă (b)

La stropitul unui gaz ideal (Figura A) temperatura, așa cum am menționat deja, nu se schimbă.

Din h, s Diagrama arată că, în timpul stropitării adiabatice a apei clocotite, aceasta se transformă în abur umed (procesul 3 -4), Mai mult, cu cât presiunea scade mai mult, cu atât temperatura aburului scade și gradul de uscare a acestuia crește. La stropitul aburului de înaltă presiune și ușoară supraîncălzire (proces 5 -6) Aburul se transformă mai întâi în saturat uscat, apoi în umed, apoi din nou în saturat uscat și din nou în supraîncălzit, iar temperatura acestuia scade și ea în cele din urmă.

Reglarea este un proces tipic de neechilibru, în urma căruia entropia fluidului de lucru crește fără furnizarea de căldură. Ca orice proces de neechilibru, throttling-ul duce la o pierdere a muncii disponibile. Acest lucru poate fi văzut cu ușurință folosind exemplul unui motor cu abur. Pentru a obține lucrări tehnice cu ajutorul acestuia, avem un feribot cu parametri p 1 Și t 1. Presiunea din spatele motorului este R 2 (dacă se eliberează abur în atmosferă, atunci R 2 = 0,1 MPa).

În mod ideal, dilatarea aburului în motor este adiabatică și este reprezentată de h, s-diagrama cu linie verticală 1-2 între izobare p1 (în exemplul nostru 10 MPa) și p 2 (0,1 MPa). Lucrările tehnice efectuate de motor sunt egale cu diferența de entalpii ale fluidului de lucru înainte și după motor:
. Pe imagine b această lucrare este reprezentată de un segment de linie 1-2.

Dacă aburul este pre-reglat în supapă, de exemplu, la 1 MPa, atunci starea lui în fața motorului este deja caracterizată de punctul 1’ . Expansiunea aburului în motor va merge în linie dreaptă 1"-2". Ca rezultat, munca tehnică a motorului, descrisă de segment 1"-2", scade. Cu cât aburul este mai redus, cu atât este mai mare proporția de cădere de căldură disponibilă, reprezentată de segment 1-2, este iremediabil pierdut. Când stropit la presiune R 2 , egal în cazul nostru cu 0,1 MPa (punctul 1’’ ), aburul pierde complet oportunitatea de a lucra, deoarece înaintea motorului are aceeași presiune ca și după el. Accelerarea este uneori folosită pentru a regla (reduce) puterea motoarelor termice. Desigur, o astfel de reglementare este neeconomică, deoarece o parte a lucrării se pierde iremediabil, dar uneori este folosită datorită simplității sale.

Flux fără frecare. Deoarece vaporii de apă nu sunt un gaz ideal, este mai bine să calculați debitul său nu folosind formule analitice, ci folosind h, s-diagrame.

Debitul de ieșire se calculează folosind formula:

Unde h 1 se determină la intersecția liniilor p 1 și t 1, a h 2 este situată la intersecția verticalei trasate din punctul 1 cu izobara R 2 (punct 2).

Figura 7.5 - Procese de dilatare în echilibru și neechilibru a aburului în duză

Dacă valorile entalpiei sunt înlocuite în această formulă în kJ/kg, atunci viteza de curgere (m/s) va lua forma

În figură, procesul de neechilibru de expansiune adiabatică a aburului este reprezentat în mod convențional cu o linie întreruptă 1-2’. La aceeași diferență de presiune, diferența de entalpie acționată se dovedește a fi mai mică decât , drept urmare viteza de scurgere scade și ea. Din punct de vedere fizic, aceasta înseamnă că o parte din energia cinetică a fluxului este convertită în căldură din cauza frecării, iar presiunea vitezei la ieșirea din duză este mai mică decât în absența frecării. Pierderea energiei cinetice în aparatul duzei din cauza frecării este exprimată prin diferență . Raportul dintre pierderile duzei și pierderile de căldură disponibilă se numește coeficient de pierdere de energie a duzei.

La rezolvarea problemelor legate de scurgerea gazului (Fig. 2.2.) prin duze (duze), cel mai adesea este necesar să se determine viteza de ieșire și debitul, adică. cantitatea de gaz pe unitatea de timp.

Orez. 2.2. Fluxul de gaz prin duză

Luarea în considerare a tiparelor de mișcare a gazelor și vaporilor prin canale este extrem de importantă pentru studierea proceselor de lucru ale unui număr de mașini, aparate și dispozitive (turbine cu abur și cu gaz, ejectoare, motoare cu reacție și rachete, dispozitive arzătoare etc.).

Procesele de ieșire încep de obicei să fie studiate făcând următoarele ipoteze:

a) în timp, condițiile de mișcare a gazului și parametrii acestuia nu se modifică - o problemă staționară;

b) nu există schimb de căldură între fluxul de gaz și mediul exterior — problemă adiabatică;

c) în toate punctele unei secțiuni transversale date a canalului, viteza și parametrii fizici ai gazului sunt aceleași și se modifică numai pe lungimea canalului - o problemă unidimensională.

În ipotezele de mai sus, mișcarea gazului (aburului) satisface condițiile mișcării în regim de echilibru:

unde M este masa al doilea debit de gaz, kg/s; – aria secțiunii transversale a canalului, m2; - volume specifice de gaz în secţiunile corespunzătoare ale canalului, m 3 /kg; - viteza de scurgere în secțiunile corespunzătoare, m/s; P 1 , P 2 - presiunea mediului la intrarea și respectiv la ieșirea duzei, Pa.

În procesele de modificare a stării unui gaz care se mișcă cu o viteză finită, căldura este cheltuită nu numai pentru schimbarea energiei interne și pentru a efectua un lucru extern (împotriva forțelor externe), ci și pentru creșterea energiei cinetice externe a gazului pe măsură ce acesta se deplasează prin canal. În raport cu un flux de gaz care se deplasează cu viteza W, expresia primei legi a termodinamicii are forma (în formă diferențială):

(2.22)

unde dq este căldura furnizată fluxului; du este modificarea energiei interne a fluidului de lucru; dl n este munca de depășire a forțelor de rezistență externe (lucrarea de „împingere”); d(W 2 /2) este modificarea energiei cinetice a 1 kg de fluid de lucru care se deplasează cu viteza W.

Lucrul de împingere pe unitatea de masă este:

=d(pυ). (2.23)

Ținând cont de (2.23), expresia (2.22) poate fi scrisă ca:

Ecuația (2.24) arată că căldura furnizată în timpul curgerii de gaz (sau lichid) este cheltuită pentru modificarea energiei interne, pentru lucrul de împingere și pentru modificarea energiei cinetice externe a fluidului de lucru, sau căldura furnizată în timpul curgerii gazului este cheltuită pe modificandu-i entalpia si energia cinetica externa .

În cazul curgerii adiabatice prin duză (Fig. 2.3), este ușor de găsit viteza de ieșire la ieșire (secțiunea 2) folosind expresia (2.24).

Orez. 2.3. Flux adiabatic printr-o duză

Viteza W1 la intrarea duzei este de obicei neglijată:

În formula (2.25), entalpia este exprimată în J/kg. Dacă este exprimată în kJ/kg sau kcal/kg, atunci formula (2.25) va lua în consecință forma (2.26) sau (2.27); viteza in toate cazurile se obtine in m/s:

Valorile entalpiei sunt determinate de este-diagrama sau tabele pentru o substanta data.

În cazurile în care entalpia fluidului de lucru nu este cunoscută, este mai convenabil să se determine viteza prin parametrii principali P, υ, T. Formula pentru determinarea vitezei de curgere adiabatică a unui gaz ideal poate fi obținută cu ușurință folosind tabelul 2.1 și neglijând valoarea W 1.

(2.28)

(2.29)

unde k și R sunt indicele adiabatic și, respectiv, constanta de gaz a fluidului de lucru.

Debitul masic al gazului se determină din expresia (2.21), care după înlocuirea W 2 și unele transformări simplificatoare va lua forma:

(2.30)

unde f2 este secţiunea transversală de ieşire a duzei, m2, P1, υ1 sunt, respectiv, presiunea (Pa) şi volumul specific (m3/kg) la intrarea în duză; – raportul de presiune în duză.

Raportul de presiune la care debitul de gaz devine maxim se numește critic și este egal cu

. (2.31)

Valorile în funcție de k sunt rezumate în tabelul 2.1

Valoarea critică a vitezei poate fi găsită folosind formula

. (2.32)

Tabelul 2.1

Valorile lui k și β kp în timpul ieșirii gazului

La β cr<β<1 скорость газа и расход растут с уменьшением β. Если уменьшить β в диапазоне от β кр до 0, то расход не изменяется, оставаясьмаксимальным, а скорость также не изменяется, оставаясь равной W КР –критической скорости. Итак, при 0<β ≤ β кр в сужающемся соплеустанавливается критический режим истечения:

M = Mmax x, W2 = W2cr, P2 = Pcr = P1pcr.

În acest caz, M max și W 2cr pot fi găsite folosind următoarele formule:

, (2.33)

(2.34)

Utilizarea completă a capacităților fluidului de lucru, expansiune de la P 1 la P 2 la β<β кр, происходит в комбинированных соплах или соплахЛаваля. Эти каналы имеют сужающуюся и расширяющуюся части. В таких соплах можно получать сверхзвуковые скорости. Если в процессе, изображенном на рис. 2.4, использовать сопло Лаваля, то скорость на выходе из сопла будет:

Fig.2.4. Duza Laval

Când gazul sau aburul trece printr-o îngustare a canalului (diafragmă, supapă, supapă etc.), presiunea acestuia scade fără a efectua lucrări externe. Acest proces ireversibil se numește stropitÎn cele mai multe cazuri, accelerarea, însoțită de o scădere a performanței corpului, aduce un rău absolut. Dar uneori este necesar și este creat artificial, de exemplu, la reglarea motoarelor cu abur, în unități frigorifice, în instrumente care măsoară debitul de gaz etc. Când gazul trece printr-o deschidere reprezentând o rezistență cunoscută, energia cinetică a gazului și a acestuia creșterea vitezei într-o secțiune îngustă, care este însoțită de o scădere a temperaturii și a presiunii (Fig. 2.5)..

Orez. 2.5. Proces de limitare

Gazul care curge prin gaură cheltuiește o parte din energia sa cinetică pentru a lucra împotriva forțelor de frecare, care se transformă în căldură. Ca urmare, temperatura acestuia se schimbă și poate fie să scadă, fie să crească.

În gaură, viteza gazului crește. În spatele găurii, când gazul curge din nou pe toată secțiunea transversală, viteza scade din nou și presiunea crește, dar nu atinge valoarea inițială; se va produce o anumită modificare a vitezei datorită creșterii volumului specific de gaz din cauza scăderii presiunii.

Reglajul, așa cum este indicat, este un proces ireversibil în care există întotdeauna o creștere a entropiei și o scădere a eficienței fluidului de lucru. Când un gaz ideal este reglat, temperatura acestuia nu se modifică.

Atunci când se reduce un gaz real, temperatura acestuia poate scădea, crește sau rămâne neschimbată. Dacă temperatura gazului real rămâne neschimbată ca urmare a strogării, atunci se numește temperatura de inversare T inv.

Astfel, comportamentul gazelor reale în timpul throttlingului diferă semnificativ de comportamentul gazelor ideale. Schimbarea temperaturii gazelor reale în timpul throttlingului a fost descoperită pentru prima dată de experimentele lui Joule și Thomson și a fost numită efect Joule-Thomson Din punct de vedere molecular, efectul Joule-Thomson se explică prin prezența volumului moleculele înseși și forțele de adeziune dintre moleculele unui gaz real. Influența volumului moleculelor și a forțelor de interacțiune asupra schimbării temperaturii în timpul procesului de throttling este diferită în funcție de natura gazului și de starea inițială a gazului real.Problemele asociate cu throttling-ul vaporilor de apă sunt rezolvate cel mai ușor folosind diagrama i - s.

Procesul de expirare

Cu procese de expirare, de ex. Mișcarea gazului, vaporilor sau lichidului prin canale de diferite profile este adesea întâlnită în tehnologie. Principiile de bază ale teoriei debitului sunt utilizate în calculele diferitelor canale ale centralelor termice: duze și palete de lucru ale turbinelor, supape de control, duze de debitmetru etc.

În termodinamica tehnică, este luat în considerare doar modul de ieșire constant, staționar. În acest mod, toți parametrii termici și viteza de scurgere rămân neschimbate în timp în orice punct al canalului. Modelele de scurgere într-un flux elementar de curgere sunt transferate pe întreaga secțiune transversală a canalului. În acest caz, pentru fiecare secțiune transversală a canalului, se iau valorile parametrilor termici și viteza medie pe secțiune transversală, adică fluxul este considerat unidimensional.

Ecuațiile de bază ale procesului de ieșire includ următoarele:

Ecuația continuității sau continuității fluxului pentru orice secțiune de canal

unde G este debitul masic într-o secțiune de canal dată, kg/s,

v este volumul specific de gaz din această secțiune, m 3 /kg,

f este aria secțiunii transversale a canalului, m2,

c este viteza gazului într-o secțiune dată, m/s.

Prima lege a termodinamicii pentru curgere

l t, (2)

unde h 1 și h 2 sunt entalpia gazului din secțiunile 1 și 2 ale canalului, kJ/kg,

q este căldura furnizată fluxului de gaz în intervalul secțiunilor de canal 1 și 2, kJ/kg,

c 2 și c 1 - viteza curgerii în secțiunile de canal 2 și 1, m/s,

l t - lucrari tehnice efectuate cu gaz in intervalul de 1 si 2 sectiuni ale canalului, kJ/kg.

Această lucrare de laborator examinează procesul fluxului de gaz prin canalul duzei. În canalul duzei, gazul nu efectuează lucrări tehnice ( l t = 0), iar procesul în sine este trecător, ceea ce determină absența schimbului de căldură între gaz și mediu (q = 0). Ca urmare, expresia primei legi a termodinamicii pentru ieșirea adiabatică a gazului printr-o duză are forma

. (3)

Pe baza expresiei (3), obținem o ecuație pentru calcularea vitezei în secțiunea de ieșire a duzei

. (4)

În configurația experimentală, viteza inițială de ieșire a gazului este considerată egală cu zero (cu 1 = 0), datorită valorii sale foarte mici în comparație cu viteza din secțiunea de ieșire a duzei. Proprietățile unui gaz la presiunea atmosferică sau mai mică sunt supuse ecuației Pv=RT, iar adiabatul unui proces reversibil de scurgere a gazului corespunde ecuației Pv K =const cu un raport Poisson constant.

În conformitate cu cele de mai sus, ecuația pentru viteza de scurgere a gazului la ieșirea din canalul duzei (4) poate fi reprezentată prin expresia

. (5)

În expresia (5), indicele „o” indică parametrii gazului la intrarea în duză, iar indicele „k” - în spatele duzei.

Folosind ecuațiile: continuitatea curgerii (1), procesul de ieșire a gazului adiabatic Pv K =const, și ecuația de calcul a vitezei de scurgere (5), putem obține o expresie pentru calcularea debitului de aer prin duză.

, (6)

unde f 1 este aria secțiunii transversale de ieșire a duzei.

Caracteristica definitorie a procesului de curgere a gazului printr-o duză este valoarea raportului de presiune ε = P K / P O. La presiuni în spatele duzei mai puțin decât critice în secțiunea de ieșire a unei duze convergente sau în secțiunea minimă a unei duze combinate duză, presiunea rămâne constantă și egală cu cea critică. Presiunea critică poate fi determinată de valoarea raportului presiunii critice ε KR = P KR / P O, care pentru gaze se calculează prin formula

. (7)

Folosind valorile ε KR și P KR, este posibil să se estimeze natura procesului de scurgere și să se selecteze profilul canalului duzei:

la ε > ε KR și R K > R KR fluxul de ieșire este subcritic, duza ar trebui să fie conică;

la ε< ε КР и Р К < Р КР истечение сверхкритическое, сопло должно быть комбинированным с расширяющейся частью (сопло Лаваля);

la ε< ε КР и Р К < Р КР истечение через conic duza va fi critică, în secțiunea de ieșire a duzei presiunea va fi critică, iar dilatarea gazului de la R KR la R K va avea loc în afara canalului duzei.

În modul critic de scurgere printr-o duză convergentă la toate valorile P K< Р КР давление и скорость в выходном сечении сопла будут критическими и неизменными, соответственно, и расход газа через сопло будет постоянный, соответствующий максимальной пропускной способности данного сопла при заданных Р О и Т О:

, (8)

, (9)

Este posibil să se mărească debitul unei duze date numai prin creșterea presiunii la intrarea acesteia. În acest caz, presiunea critică crește, ceea ce duce la o scădere a volumului în secțiunea de ieșire a duzei, iar viteza critică rămâne neschimbată, deoarece depinde doar de temperatura inițială.

Procesul real - ireversibil al fluxului de gaz printr-o duză este caracterizat prin prezența frecării, ceea ce duce la o schimbare a procesului adiabatic către creșterea entropiei. Ireversibilitatea procesului de scurgere duce la o creștere a volumului specific și a entalpiei într-o secțiune dată a duzei în comparație cu o curgere reversabilă. La rândul său, o creștere a acestor parametri duce la o scădere a vitezei și a debitului în procesul real de ieșire în comparație cu debitul ideal.

Reducerea vitezei în procesul efectiv de scurgere este caracterizată de coeficientul de viteză a duzei φ:

φ = c 1i /c 1 . (10)

Pierderea de lucru disponibilă din cauza prezenței frecării în procesul real de scurgere este caracterizată de coeficientul de pierdere a duzei ξ:

ξ = l neg / l o = (h ki -h k)/(h o -h k). (unsprezece)

Coeficienții φ și ζ se determină experimental. Este suficient să definim una dintre ele, deoarece sunt interdependente, adică. cunoscând unul, îl poți determina pe celălalt folosind formula

ξ = 1 - φ 2. (12)

Pentru a determina debitul real de gaz prin duză, se utilizează coeficientul de curgere al duzei μ:

μ = G i /G teor, (13)

unde G i și G teor sunt debitele efective și teoretice ale debitului de gaz prin duză.

Coeficientul μ se determină empiric. Permite, folosind parametrii procesului ideal de scurgere, să se determine debitul real de gaz prin duză:

. (14)

La rândul său, cunoscând coeficientul de curgere μ, este posibil să se calculeze coeficienții φ și ξ pentru debitul de gaz prin duză. Având expresia scrisă (13) pentru unul dintre modurile de curgere a gazului prin duză, obținem relația

. (15)

Rapoartele vitezelor și volumelor din expresia (15) pot fi exprimate prin raportul dintre temperaturile absolute ale proceselor de scurgere ideală și reală.

Împărțind ecuația la pv, găsim

Înlocuind expresia în schimb, obținem

(7.16)

Să luăm în considerare mișcarea gazului printr-o duză. Deoarece este conceput pentru a crește debitul, atunci DC>0 și semnează y dF este determinată de raportul dintre viteza curgerii și viteza sunetului într-o secțiune dată. Dacă viteza de curgere este mică ( c/a<1), то dF<0 (сопло суживается). Если же c/a>1, atunci dF>0, acestea. duza ar trebui să se extindă.

Figura 7.4 prezintă trei relații posibile între viteza de evacuare Cu 2 și viteza sunetului A la ieșirea duzei. La raportul de presiune viteza de ieșire este mai mică decât viteza sunetului în mediul de ieșire. În interiorul duzei, viteza de curgere este peste tot mai mică decât viteza sunetului. Prin urmare, duza trebuie să fie conică pe toată lungimea sa. Lungimea duzei afectează doar pierderile prin frecare, care nu sunt luate în considerare aici.

Figura 7.4 - Dependența formei duzei de viteza de evacuare:

A- A

La o presiune mai mică în spatele duzei, puteți obține modul prezentat în figură b.În acest caz, viteza la ieșirea duzei este egală cu viteza sunetului în mediul care curge. Duza ar trebui să se îngusteze în continuare (dF<0), si numai in sectiunea de priza dF=0.

Pentru a obține o viteză supersonică în spatele duzei, trebuie să aveți o presiune în spatele acesteia mai puțin decât critică (Figura V). În acest caz, duza trebuie să fie făcută din două părți - conic, unde Cu<а, și extinderea, unde Cu>A. O astfel de duză combinată a fost folosită pentru prima dată de inginerul suedez K. G. Laval în anii 80 ai secolului trecut pentru a obține viteze supersonice a aburului. Acum, duzele Laval sunt folosite în motoarele cu reacție ale avioanelor și rachetelor. Unghiul de expansiune nu trebuie să depășească 10-12°, astfel încât să nu existe o separare a fluxului de pereți.

Când gazul curge dintr-o astfel de duză într-un mediu cu o presiune mai mică decât cea critică, presiunea critică și viteza sunt stabilite în secțiunea cea mai îngustă a duzei. În duza de expansiune, există o creștere suplimentară a vitezei și, în consecință, o scădere a presiunii gazului care iese la presiunea mediului extern.

Să luăm acum în considerare mișcarea gazului printr-un difuzor - un canal în care presiunea crește datorită scăderii presiunii vitezei ( DC<0). Из уравнения * следует, что если c/a<1, то dF>0, adică dacă viteza gazului la intrarea în canal este mai mică decât viteza sunetului, atunci difuzorul ar trebui să se extindă în direcția de mișcare a gazului în același mod ca în timpul curgerii unui lichid incompresibil. Dacă viteza gazului la intrarea în canal este mai mare decât viteza sunetului ( c/a>1), atunci difuzorul ar trebui să se îngusteze (dF<0).

Flux fără frecare. Deoarece vaporii de apă nu sunt un gaz ideal, este mai bine să calculați debitul său nu folosind formule analitice, ci folosind h, s-diagrame.

Debitul de ieșire se calculează folosind formula:

Unde h 1 se determină la intersecția liniilor p 1 și t 1, a h 2 este situată la intersecția verticalei trasate din punctul 1 cu izobara R 2 (punct 2).

Figura 7.5 - Procese de dilatare în echilibru și neechilibru a aburului în duză

Dacă valorile entalpiei sunt înlocuite în această formulă în kJ/kg, atunci viteza de curgere (m/s) va lua forma