Тема 3. Термодинамика газовых потоков и гидравлика
Понятие жидкости в широком смысле. Основные физические и механические свойства жидкости. Уравнение неразрывности для жидкости и газа, уравнение Эйлера, уравнение Бернулли. Уравнение момента количества движения. Первое начало термодинамики для газовых потоков (уравнение энергии). Давление и температура заторможенного потока. Режимы течения. Число Рейнольдса. Сопло, диффузор и их геометрическая форма. Скорость истечения и расход из сопла. Критический режим течения, критические параметры. Закон обращения воздействия.
Методические рекомендации
Приступая к изучению этой темы необходимо рассмотреть различие и общность между капельной жидкостью и газом как несжимаемой и сжимаемой жидкостью. Различать свойства вязкой и невязкой жидкости.
При рассмотрении уравнения Эйлера и Бернулли следует обратить внимание на особенности их записи для различных типов жидкостей. Следует обратить внимание на то, что напор в этом уравнении выражается в метрах столба той жидкости, которая движется через данное сечение. Необходимо разобраться на основе анализа уравнения Бернулли, почему по мере движения в канале жидкости или газа механическая энергия ее уменьшается.
Изучая движение газа по каналам, установите, почему в зависимости от значения числа Маха на входе канал одной и той же геометрической формы может быть соплом или диффузором. Необходимо знать, какое геометрическое воздействие следует оказать на дозвуковой поток, чтобы разогнать его до звуковой или сверхзвуковой скорости. Обратите внимание, что скорость истечения из сопла не зависит от площади его выходного сечения. Рассмотрите на графике три режима истечения: докритический, критический и сверхкритический.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Какое движение воды на рабочем участке считается установившимся?
2. Почему расход жидкости в трубе переменного сечения правомочно определять по любому сечению?
3. Как будут соотноситься между собой уровни жидкости в двух открытых сообщающихся внизу сосудах различного диаметра? Объясните причину.
4. Напишите уравнение неразрывности потока для газа и жидкости.
5. Почему в движущейся воде давление торможения больше статического давления в этой же точке?
Тема 4. Реальные газы
Уравнения реального газа: уравнение Ван-дер-Ваальса, Вукалови-ча-Новикова, коэффициент сжимаемости. Изотерма реального газа. Понятие сухого, влажного насыщенного, перегретого пара. Линия насыщения. Критическая температура. Теплота парообразования (скрытая теплота конденсации). Степень сухости. Влагосодержание. T-S- и H-S- диаграммы воды и водяного пара. Влажный воздух. Насыщенный и ненасыщенный влажный воздух. Перегретый воздух. Точка росы. Абсолютная и относительная влажность. Влагосодержание воздуха, H-d- диаграмма влажного воздуха.
Методические рекомендации
Изучая этот материал нужно помнить, что уравнение идеального газа непригодно в большинстве случаев для анализа рабочих тел, находящихся при условиях фазового перехода (газ-жидкость). Связь между параметрами более сложная. Кривые одноименных процессов в P-V-иT-S- диаграммах для идеального газа и пара различаются. Для расчетов циклов с водяным паром и воздухом его параметры берутся по H-S - и H-d- диаграммам.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Какую температуру называют критической?
2. Что характеризуют собой коэффициенты а и в в уравнении Ван-дер-Ваальса?
3. Что называют тройной точкой реального газа?
4. Что означают собой объемы v и b в таблицах термодинамических свойств веществ?
5. Какой пар называется насыщенным?
6. Чем отличаются понятия температура кипения и температура насыщения?
7. Что называется теплотой парообразования?
8. В чем различие внутренней и внешней теплоты парообразования?
9. Можно ли перегретый пар при температуре больше ТКР перевести в жидкое состояние?
10 В чем принципиальное различие в изохорном нагреве реального газа, когда его объем соотносится с критическим объемом: V > Vкр; V < Vкр ;
V = Vкр . Пояснить с помощью Р-Т- диаграммы.
ТЕОРИЯ ТЕПЛООБМЕНА