Question

Как изменяются параметры пара при конфузорном,диффузорном и дроссельном движении

Answer 1

Преобразование энергии в турбинной ступени, а также энергетические характеристики других элементов проточной части турбины описываются в общем случае на основе законов течения сжимаемой жидкости, которые изучаются в курсе гидрогазодинамики. В основном используются законы одномерного движения, под которым понимают такое движение жидкости, когда во всех точках поперечного сечения канала параметры жидкости (скорость, давление, удельный объем и др.) можно считать постоянным, а изменение параметров происходит вдоль канала. В реальных потоках рабочего тела в паровых турбинах параметры в поперечном сечении канала не сохраняются постоянными. Например, скорость потока вблизи стенок вследствие трения всегда ниже, чем в ядре потока.

Вторым существенным допущением при расчете потоков в проточной части турбины является предположение о неизменности параметров потока во времени, т.е. поток рассматривается установившимся.

Кроме этого делаются и другие допущения – например, об отсутствии теплообмена между потоком и стенками каналов и др.

Основными уравнениями одномерного движения сжимаемой жидкости являются:

1) уравнение состояния:  (примером можно назвать h,s–диаграмму);

2) уравнение неразрывности, расхода, сплошности:  - для любого поперечного сечения одномерного установившегося потока расход массы есть величина const для данного потока,

где F – площадь поперечного сечения; c – скорость; v – удельный объем.

3) уравнение количества движения:  ;

4) уравнение сохранения энергии:  - для 1 кг массы рабочего тела любого поперечного сечения одномерного потока сумма энтальпии и кинетической энергии есть величина постоянная для данного потока.

Одномерные течения в каналах разделяются на конфузорные и диффузорные.

Конфузорными называются такие течения в каналах, когда скорость рабочего тела на выходе становится больше, чем скорость на входе.

Диффузорными называются течения, в которых скорость рабочего тела уменьшается в направлении потока.

Основные уравнения одномерных потоков позволяют рассчитывать течения в каналах турбомашин. Из уравнения сохранения энергии следует, что при конфузорном течении, например, в соплах турбины, вдоль потока вместе с увеличением скорости рабочего тела уменьшается его энтальпия; в диффузорных потоках, наоборот, энтальпия растет, т.к. скорость падает.

Для расчетов одномерных потоков в каналах вводят параметры полного торможения потока в данном его сечении. Под ними в каком либо сечении понимают фиктивные параметры, которые достигаются при полном изоэнтропном торможении потока от состояния в этом сечении до нулевой скорости.

Параметры полного торможения могут быть подсчитаны с помощью h,s-диаграммы. Изобразим процесс течения рабочего тела в сопловом канале в h,s-диаграмме

Параметры во входном сечении сопла обозначены с индексом О, а в сечении на выходе из сопла с индексом 1, если течение реальное с потерями энергии, и с индексом 1t, если течение предполагается изоэнтропным (без потерь энергии).

Для определения скорости на выходе из соплового канала при изоэнтропном течении используем уравнение энергии, записанное для входного и выходного сечений сопла:  ,

откуда теоретическая скорость на выходе из сопла  ,

где  находится по давлению  в выходном сечении сопла (например, из h,s-диаграммы).

Answer 2

Параметры пара, такие как давление, температура и объем, могут изменяться в зависимости от типа движения пара: конфузорного, диффузорного и дроссельного. Давайте подробно рассмотрим, какие изменения происходят в каждом из этих случаев: 1. Конфузорное движение: - В конфузорном движении пар двигается через сужение (конфузор) в системе. Как следствие, скорость пара увеличивается, а давление снижается. Это явление описывается законом Бернулли, который утверждает, что при увеличении скорости течения уменьшается давление. - Температура пара обычно изменяется незначительно в конфузорном движении, если нет дополнительного обогрева или охлаждения в системе. - Объем пара также может изменяться в зависимости от условий. В идеальных условиях объем пара уменьшается при увеличении давления и увеличении температуры. Однако, в реальных условиях и в зависимости от конкретной системы, изменения объема могут быть незначительными. 2. Диффузорное движение: - Диффузор - это участок системы, где пар расширяется, и его скорость уменьшается. В этом случае давление пара увеличивается в соответствии с законом Бернулли. - Температура пара обычно изменяется незначительно в диффузорном движении, если нет дополнительного обогрева или охлаждения в системе. - Объем пара также может изменяться в зависимости от условий, но в диффузорном движении он обычно увеличивается. 3. Дроссельное движение: - Дроссель - это узкое сужение, через которое пар проходит. В этом случае скорость пара не меняется существенно, но давление падает. Это также описывается законом Бернулли. - В дроссельном движении температура пара может измениться в зависимости от условий. Если пар идеальный и не подвергается обмену теплом с окружающей средой, то температура пара остается почти неизменной. - Объем пара может изменяться в зависимости от температуры и давления, но в дроссельном движении изменения обычно невелики. Важно отметить, что изменения параметров пара в каждом из этих типов движения зависят от условий и свойств самого пара. Реальные системы могут иметь дополнительные факторы, такие как теплообмен, который также влияет на параметры пара.