14 Истечение газов и паров
14.41 Водяной пар, имея начальные параметры р1=5 МПа и х=0,9 нагревается при постоянном давлении до температуры t2, затем дросселируется до давления p3.
При давлении p3 пар попадает в сопло Лаваля, где расширяется до давления р4=5 кПа. Определить используя i-s диаграмму:
1. Количество тепла, подведенное к пару в процессе 1-2;
2. Изменение внутренней энергии и энтропии, а также конечную температуру t3 в процессе дросселирования 2-3;
3. Конечные параметры и скорость на выходе из сопла Лаваля;
4. Параметры пара и скорость в минимальном сечении сопла Лаваля;
5. Расход пара в процессе истечения 3-4.
Все процессы показать в is- диаграмме.
Данные для решения выбрать из табл. 4.
Ответить на вопросы:
1. Как влияет на конечную степень сухости (х4) температура t2 при p3=const.
2. Как изменится скорость истечения из сопла, если давление р3 увеличить от 0,5 до 1,4 МПа при постоянных значениях t3 и p4?
Таблица 4 – Исходные данные
| Вариант | t2, ºC | р3, МПа | fмин, см2 |
| 10 | 600 | 0,5 | 100 |
i-s — диаграмма водяного пара с рассчитанными процессами прилагается к задаче
Варианты задачи: 22.
Все задачи из: Ахмылова М.А. Техническая термодинамика Чита ЧитГТУ 1997
14.42 Водяной пар вытекает через сужающееся сопло во внешнюю среду, давление в которой постоянно и равно 0,1 МПа. Параметры пара на входе в сопло р1=0,5 МПа и t1=450 ºC. Пренебрегая трением и теплообменом в сопле и приняв для пара βкр=0,55, определить параметры пара в выходном сечении, скорость истечения, массовый расход пара и площадь выходного сечения, если объемный расход пара в выходном сечении V2=2,2 м³/c. Какую скорость, температуру и плотность имел бы пар в выходном сечении сопла Лаваля на расчетном режиме при скоростном коэффициенте φ=0,94?
i-s — диаграмма водяного пара прилагается к задаче
14.43 Воздух с начальными параметрами р1=12 МПа и t1=1000 ºC вытекает через сопло во внешнюю среду, давление в которой постоянно и равно 0,1 МПа. Считая воздух идеальным газом с k=1,34, определить: 1) параметры и скорость воздуха в выходном сечении сужающегося сопла при скоростном коэффициенте φ=0,94; 2) параметры и скорость воздуха в выходном сечении сопла Лаваля на расчетном режиме при φ=1; 3) площадь минимального сечения сопла Лаваля при расходе воздуха 20 кг/c.
14.44 Воздух из резервуара с постоянным давлением р1=2,5 МПа и температурой t1=15 ºC вытекает в атмосферу через трубку с внутренним диаметром 30 мм. Найти скорость истечения воздуха и его секундный массовый расход. Атмосферное давление принять равным 0,1 МПа. Процесс расширения считать адиабатным.
14.45 Определить скорость и степень сухости водяного пара в выходном сечении, а также отношение расходов пара для двух сопл Лаваля: 1) пар на входе в сопло имеет параметры р1 = 5 МПа и t1 = 500 ºС, а в выходном сечении сопла давление пара р2 = 0,2 МПа; 2) перед поступлением в сопло пар от указанного выше состояния (р1 и t1) дросселируется до давления р1д = 2 МПа, а затем в сопле расширяется до давления р2 = 0,2 МПа.
Принять, что в обоих случаях сопла имеют одинаковую площадь критического сечения, а βкр = 0,55. Изобразить рассчитываемые процессы в hs – диаграмме.
14.46 Газ с начальным давлением р1 и температурой t1 вытекает через суживающееся сопло в среду с давлением р2. Площадь выходного сечения сопла S2. Определить конечную температуру, скорость истечения и массовый расход газа.
Исходные данные для решения задачи выбрать из таблицы 3.3.
Таблица 3.3
| Вариант 0 | ||||
| Газ | Исходные параметры газа | р2, МПа | S2, мм2 | |
| р1, МПа | t1, ºC | |||
| водяной пар | 10,0 | 167 | 4,0 | 40 |
Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
Методические указания 2017 года
ВУЗ: САФУ
14.47 Парогенератор вырабатывает 1800 кг/ч пара давлением 1,1 МПа.
Каким должно быть сечение предохранительного клапана, чтобы при внезапном прекращении отбора пара давление не превысило 11 МПа.
Ответ: fmin=30,8 мм².
Все задачи из: Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике
14.48 Воздух с абсолютным давлением р1 и температурой t1 = 27ºС вытекает через суживающееся сопло с диаметром 10 мм в атмосферу (барометрическое давление считать постоянным и равным В = 750 мм рт. ст.). Определить теоретическую скорость истечения и секундный массовый расход воздуха через сопло. Истечение считать адиабатным, скорость газа перед соплом и потери на трение не учитывать.
Таблица – ЧИСЛОВЫЕ ДАННЫЕ к задачам контрольной работы №1
| Предпоследняя цифра шифра | р1, МПа |
| 0 | 0,6 |
ВУЗ: ОмГУПС
Все задачи из: Жданов Н.В. Термодинамика и теплопередача. ОмГУПС Омск 2013
14.49 Азот с начальным абсолютным давлением р1 и температурой t1 вытекает в количестве 0,2 кг/c через сопло в атмосферу (барометрическое давление В=750 мм рт. ст.). Определить тип сопла, скорость истечения и выходной диаметр сопла. Истечение считать адиабатным. Скоростью на входе в сопло и потерями на трение пренебречь.
Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы
| Предпоследняя цифра шифра | р1, МПа | t1, ºC |
| 1 | 0,6 | 200 |
Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.
ВУЗ: СамГУПС
Все задачи из: Волов В.Т. Термодинамика и теплопередача СамГУПС 2012
14.50 Воздух с начальными параметрами р1 = 12 МПа и t1 = 1000 ºС вытекает через сопло во внешнюю среду, давление в которой постоянно и равно 0,1 МПа. Считая воздух идеальным газом с k = 1,34, определить: 1) параметры и скорость воздуха в выходном сечении сужающегося сопла при скоростном коэффициенте φ = 0,94; 2) параметры и скорость воздуха в выходном сечении сопла Лаваля на расчетном режиме при φ = 1; 3) площадь минимального сечения сопла Лаваля при расходе воздуха 20 кг/с.
