Жылуэнергетикалық қондырғылар циклдарының термодинамикалық негіздері

Дәріс 7

2 Дыбыс жылдамдығы.

3 Адиабаттық ағыу.

4 Лаваль соплосы.

5 Газдар мен булар қозғалысы.
Машиналардың аппараттардың және приборлардың жұмыс үрдістерін анықтауға каналдағы газ және булардың қозғалысының заңдарын оқып үйрену қажет.

Ағыс теориясының міндеті – ағыс жылдамдығымен секундалық шығынды анықтау, берілген жағдайларға тәуелді сопло түрін таңдау мәселесін шешу.

Газдардың ағысын білдіретін жылудинамикалық бірінші заңы: жұмыс дененің ағысына сырттан келетін жылу энтальпия өзгеруіне, техникалық жұмысын істеуіне және кинетикалық энергияны көтеруіне үсталынады.

Каналдарда жұмыс дене ағыуының жылдамдығы ұлкен болады. Каналдың ұзындығы үлкен болғандықтан канал және газ қабырғалар арасында жылуалмасу өте аз болады да, оны менсiнбеуге болады. Сондай агыуы адиаббатық ағыу процессі деп аталады.

Адиаббаттық процесіндегі газ ағысының жылдамдығы , м/с, мына жұмыстың теңдеуімен анықталады:

,

(1)

немесе

,

(2)

сондықтан:

,

(3)

мұндағы - газдың бастапқы жылдамдығы, м/с;

- каналдан шыға берісіндегі газдың соңғы жылдамдығы, м/с.

Адиабатты ағыстың газ параметрлері p₁, v₁, T₁. Кіре берістегі газ жылдамдығы с₁. Соплодан шыға берістегі газ қысымы р₂ кіретін ортаның қысымына тең.

Ағыс жылдамдығы с₂,, м/с:

.

(1)

Соплодан өтетін газдың массалық шығыны М, кг/с:

.

(2)

Мах саны – бұл ағыс жылдамдығының жеке дыбыс жылдамдығына қатынасы. Мах саның анықтайтың формуласы:

.

(3)

Дыбыстың жылдамдығынан үлкен жылдамдықты құрамалысы соплоларда болуы мүмкін. Олар тарылған және кеңейтiлетiн бөліктерден тұрады. Сондай құрамалысы сопло – Лавальнiң соплосы деп айтады.

Газ қозғалатын жолдағы тұтікте көлденең қима тарылса (кішірейсе) (вентиль, жылжымалы қақпақ), онда осы қимадан өткен кезде газ қысымы азаяды. Осындай газдың сыртқы жұмыс жасамй ұлғаю процессін дроссельдеу деп атайды.

Дроссельдеудегі қысымның азаю шамасы газ күйіне және табиғатына, салыстырмалы тарылу шамасына және қозғалыс жылдамдығына тәуелді болады.

Техникада дроссельдеу салқындатуға, бу машиналарды мен турбиналарда олардың қуатын өзгертүге қолданады.

Газдың таралатын қима арқылы өткенде оның жылдамдығы өседі және қысым төмендейді. Әрі қарай кері құбылыс болады: газ жылдамдығы азаяды, ал оның қысымы артады, бірақ бастапқы р₁ қысымнан артпайды. Бұл кезде кинетикалық энергияның бөлігі, тарылу салдарынан болатын құйындар мен соғылыстар салдарынан жылуға айналады, ол жылужы газ қабылдамайды. Қайтымсыз болатын, дроссельдеу процесінде газ энтропиясы артады.

Реал газдарды дроссельдегенде олардың энтальпиясы (шеткі нүктелерде) өзгермейді. Энтропия мен көлем артады, қысым азаяды, ал дроссельдеудің алдында газ күйіне тәуелді температура артуы немесе азаюы мүмкін. Идеал газды дроссельдегенде энтальпия ғана емес температура да өзгермейді.

Дроссельдеудегі реал газ температурасының өзгеруі Джоуль-Томсон эффекті деп аталады, ол 1852 ж. тәжірибе жүзінде анықталған және келесі жағдайларда пайда болады.

2 Диффузор дегеніміз не?

3 Дроссельдеу процессі дегеніміз не?

4 Дроссельдеу процессін көрсетініз

5 Реал газдардың параметрлері қалай өзгереді?

6 Қозғалыс процессі дегеніміз не?

2 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». – М.: Высшая школа, 1980. – б.3-15

3 Асамбаев А.Ж. «Техникалық термодинамиканың негіздері» - 2006. – б.4-16

4 Баскаков Б.В., Берг О.К., Витт и др. «Теплотехника» - М.: Энергоатомиздат., 1991. – б. 4-11, б. 40-41

5 Энергетиканың электрондық энциклопедиясы.