CÁC QUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNG TIẾT LƯU

Công (Work) 2. Nhiệt lượng (Heat) 3. Nhiệt dung riêng (Specific heats) 4. Định luật nhiệt động thứ nhất (The First LƢU ĐỘNG TIẾT LƢU LƢU ĐỘNG TIẾT LƢU LƢU ĐỘNG TIẾT LƢU LƢU ĐỘNG TIẾT LƢU VLƢU ĐỘNG TIẾT LƢU LƢU ĐỘNG TIẾT LƢU Law of Thermodynamics) 5. Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM CHƢƠNG LƢU ĐỘNG TIẾT LƢU Lưu động Tiết lưu TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Lƣu động Các giả thiết nghiên cứu:  Quá trình lưu động trình đoạn nhiệt,  Tốc độ lưu chất điểm tiết diện ngang ống tốc độ trung bình tiết diện đó,  Lưu lượng khối lượng lưu chất qua tiết diện ống không đồi theo thời gian: f11 f 22 G   const v1 v2 hay G  1 f11   f 22  const TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Các thông số khảo sát trình lƣu động (khí động học): + Tốc độ âm a: a k p   kpv  kRT Khơng khí điều kiện chuẩn: a  340 m/s, (k = 1,4; t = 25oC, p = 1bar) + Số Mach M (Tiêu chuẩn Mach): M  M > 1: Lƣu động âm a M < 1: Lƣu động dƣới âm TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Một số quan hệ dòng lƣu động: + Áp suất tốc độ: d  di  vdp + Tốc độ khối lượng riêng: d   M d  TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM d  vdp d  d   vdp vdp k v pdp kpv dp    2  k p  k p d a dp dp    k p kM p dp d  kM p  a k M p   kpv  kRT  a dp d  có giá trị ngược & p  TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Quá trinh LĐ QT đoạn nhiệt Gv  f  p.vk = dv dp  v k p const Lấy vi phân hai vế ta có Gdv  fd    df df dv d    0 f v  df dp d    f k p  dp d  kM p  df d  M 1 f    Vì Nếu M1 ngược lại TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Quan hệ hình dạng ống áp suất df d  M 1 f    Và từ d dp   kM p dp df ( M  1)  kM p f * Quan hệ hình dạng ống áp suất Do giả thiết trình lưu động trình đoạn nhiệt nên dv dp  v k p dv df ( M  1)  M v f TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Quan hệ hình dạng ống nhiệt độ pdv  vdp  RdT dv dp  v k p Và từ dp dv dT   p v T dp dT (1  )  k p T * dT df ( M  1)   M (k  1) T f TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Hình dạng ống thông số khác: M  a TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM M < 1, (ω 1, (ω>a) ỐNG TĂNG ÁP ỐNG TĂNG TỐC 10 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Đối với khí thực (hơi nƣớc) 1.1 Ống tăng tốc nhỏ dần: • Vận tốc cửa d  di  vdp 22  12  i1  i2 2  2(i1  i2 )  12 Thông thường ω1 bé 2  2(i1  i2 ) Đối với khí lý tƣởng: Từ kiến thức học QT đoạn nhiệt k 1   k  p2   2k  2  2(i1  i2 )  p1v1 1     k 1 p1     11 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM • Lưu lượng qua ống f 2 f 2(i1  i2 )  1 G  v2 v2 f 2 f 2(i1  i2 ) G  v2 v2 Đối với khí lý tƣởng: G Vỳ f2 v2 k 1   k   p 2k p1v1 1     k 1 p     k  p1 v2  v1    p2  G  f2 k 1   k k     p2 2k p1  p2       k  v1  p1   p1     12 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM • Trạng thái tới hạn:  Là trạng thái mà tốc độ cửa ống phun tốc độ âm thanh, áp suất lưu chất cửa đạt giá trị bé ω2=ωth=a p2=pth  Tỷ số áp suất tới hạn: pth th  p1 Vỳ p1v1k  pth vthk Loại môi chất k  k 1  th    k    Khí lý tưởng đơn nguyên tử 0,484 Khí lý tưởng nguyên tử 0,528 Khí lý tưởng nguyên tử trở lên nhiệt 0,546 Hơi bão hòa 0,577 Khi tốc độ khỏi ống phun đạt đến giá trị tới hạn (lớn nhất) lưu lượng dòng đạt giá trị lớn Gmax 13 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM • Khi tính tốn: p2  th  2  th , G  Gmax  Nếu p1 k 1    p2  k  2k  2  2(i1  i2 )  p1v1 1     k 1 p1      Nếu G  f2 k 1   k k 2k p1  p2   p2         k  v1  p1   p1    p2  th  2  th , G  Gmax , p2  pth  th p1 p1 14 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM  Tốc độ tới hạn: k 1   2k k p1v1 1  th   a  kpth vth  kRTth Đối với khí lý tưởng: th    k 1   Vỳ Đối với khí thực (hơi nước): k  k 1  th     k 1 th  2(i1  ith )  12 Lưu ý  th  2k p1v1 k 1 th  2(i1  ith ) ith vth xác định theo: sth=s1 pth=βth.p1 Lưu lượng tới hạn: Hoặc khí lý tưởng Gth  Gmax f 2th  vth Gth  Gmax  f 2  k 1 2k p1  15   k  v1  k   TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM • Khảo sát ống tăng tốc nhỏ dần theo áp suất môi trường sau ống p’2, áp suất môi trƣờng Ống tăng tốc nhỏ dần p2 = p’2 Môi chất giản nở từ p1 đến pth bên ống Môi chất giản nở từ pth đến p’2 bên ngồi ống Mơi chất giản nở từ p1 đến pth bên ống TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM 1.2 Ống laval 17 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM 1.2 Ống laval p'2 Gmax th = a pth = ßp1 1 < a p1  Lưu lượng Gmax f minth  vth  Tốc độ cửa ra: Đối với khí lý tưởng: 2 > a p'2 = p2