Течения жидкости и газов


Трение потока жидкости или газа о стенки канала преобразуется в тепло

Если поток горизонтальный и техническая работа отсутствует, то

Подведенное извне тепло расходуется на изменение энтальпии потока жидкости или газа и их скорости.

При адиабатическом течении потока dq=0, тогда

При адиабатическом течении поток движется с ускорением dω>0, если энтальпия убывает di<0.

Если вещество потока несжимаемо (например, вода), то удельный объем его не зависит от давления. В этом случае выражение будет иметь вид

При равенстве скоростей в различных сечениях потока изменение его энтальпии расходуется на изменение давления и наоборот.

Преобразуя этого уравнения, получим

или

где - плотность жидкости, кг/м3.

Это уравнение Бернулли.

Оно свидетельствует о том, что для несжимаемой жидкости полное давление по длине потока складывается из статического и динамического давлений.

Зная механизм разрушения пород при их гидродобыче, можно по уравнению Бернулли рассчитать необходимую скорость струи воды, обеспечивающую разрушение породы.

Сопло Ловаля

Сопло Ловаля является основной деталью гидромониторов, термобуров, терморезаков и термоотбойников, применяемых для термического бурения и расширения скважин, дробления негабаритов, резания и обработки облицовочного строительного камня.

Согласно принципу неразрывности потока, при стационарном режиме течения массовый расход газа в любом сечении канала постоянен:

Уравнение неразрывности в дифференциальной форме будет:

или

где k0 – показатель изоэнтропы

- число Маха, характеризующее во сколько раз скорость потока больше или меньше скорости звука в газопотоке, где а – скорость звука в газе, м/с

Если М<1 то течение дозвуковое и канал суживается, давление при этом увеличивается, а скорость ω уменьшается.

Если М>1 то течение сверхзвуковое и канал расширяется, давление при этом уменьшается, а скорость ω растет.

Таким образом, дозвуковой поток можно затормозить, пропустив его через расширяющийся канал, и разогнать, если его пропустить через суживающийся канал. Наоборот, сверхзвуковой поток можно затормозить, если пропустить его через суживающийся канал, и разогнать, если пропустить его через расширяющийся канал.

Комбинированное сопло для получения сверхзвуковых потоков, состоящее из суживающейся части l1и расширяющийся l2, впервые было создано шведским инженером Ловалем и носит его имя.

Длина суживающейся части сопла выбирается минимальной. Длина расширяющейся части выбирается такой, чтобы при угле раскрытия сопла γ=11-12˚ давление на выходе из сопла Р2 не превышало давления в окружающей среде. Угол раскрытия сопла выбирается равным 11-12˚ из тех соображений, что при меньших его значениях увеличиваются потери на трение, а при больших поток может оторваться от стенок сопла, что приведет к образованию турбулентных завихрений и к гашению скорости.

Давление в потоке и его удельный объем в критическом сечении сопла Ловаля будет равно:

Удельный объем газа на выходе из сопла рассчитываются по формуле

Площади Fи диаметры dсопла Ловаля в критическом сечении и на выходе соответственно равны

Длину расширяющейся части сопла Ловаля l2 определяется по формуле

 

Температура адиабатного торможения потока.

Для адиабатического потока температуру торможения потока можно определить по формуле:

где Т – температура потока на входе; k0 – показатель адиабаты, .



Дата добавления: 2018-05-10; просмотров: 933;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.008 сек.