Как работает турбина?

Критическое давление

Рассмотрим еще одну особенность истечения пара. Возьмем сосуд, содержащий пар с давлением р1 и температурой t1 .

Давление вокруг этого сосуда обозначим р2. Если в стенке сосуда имеется отверстие, а давление пара внутри сосуда больше, чем снаружи, то пар будет выходить наружу, будет иметь место истечение пара. Чем больше мы увеличим давление пара в сосуде, тем большая скорость установится в отверстии, тем быстрее, следовательно, пар будет выходить наружу.

Истечение пара из отверстия

Истечение пара из отверстия

Скорость истечения пара будет увеличиваться и в том случае, когда начальные давление и температура пара остаются неизменными, а конечное давление, т.е. р2 уменьшается. Однако оказывается, что это имеет место лишь до такого снижения р2, пока оно не будет составлять определенную часть от начального давления р1. Дальше же, сколько ни снижай давление р2, скорость истечения, а значит, и количество выходящего пара не изменятся. Давление р2, при котором прекращается увеличение скорости истечения, несмотря на его дальнейшее снижение, называется критическим давлением рк, ,а отношение p_к/p_1 критическим отношением давлений. Это отношение равно 0,577 для насыщенного пара и 0,546 для перегретого. Так, если перегретый пар имеет давление р1 =30 ата (кг/см2) и выходит в пространство с меньшим давлением, то скорость истечения будет увеличиваться при снижении р2 лишь до тех пор, пока давление р2 достигнет критического, которое в данном случае будет равно рк = 0,546 * 30 = 16,4 ата, т.е. 15,4 атмосферы по манометру. При дальнейшем снижении давления р2 при неизменном давлении р1 увеличения скорости истечения не произойдет.

Это замечательное соотношение играет в технике большую роль. Такое поведение пара вызывается тем, что снижение давления происходит в зоне истечения, причем непосредственно в выходном сечении сопла а—а давление не может быть меньше рк. Поэтому, если р2<pк то его дальнейшее уменьшение ничего не изменит: в выходном сечении а—а все равно будет давление рк и истечение из сопла будет происходить под влиянием разности давлений р1—рк. Дальнейшее снижение давления от рк до р2 произойдет уже за пределами сопла, в самой струе. Однако это дополнительное расширение не вызовет увеличения скорости, в выходном сечении сопла.

После того, что мы узнали о критическом отношении давлений, естественно возникает вопрос, есть ли необходимость повышать начальное и понижать конечное давления, если мы не можем путем истечения пара использовать поручившейся большой разницы давлений. Ведь, например, при начальном давлении в 90 ата критическое давление будет 0,546*90 = 49 ата, а нам надо закончить расширение при 0,05 ата. Значит ли это, что, имея большое начальное и малое конечное давления пара, мы можем только часть разницы давлений использовать для получения нужной нам скорости; разве неизбежны потери, связанные с таким недоиспользованием? Оказывается, эти опасения напрасны. Существуют два способа с выгодой использовать любой перепад давлений.



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

14 − семь =