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透平膨脹機中的導流器是怎樣使氣體速度增高的,它能產生冷量嗎?

   2010-11-05 412
導讀

答:在日常生活中我們可以看到,河道越窄的地方水的流速越高。在膨脹機的導流器內,噴嘴葉片使流道截面形成一定的形狀,氣流由于

答:在日常生活中我們可以看到,河道越窄的地方水的流速越高。在膨脹機的導流器內,噴嘴葉片使流道截面形成一定的形狀,氣流由于受截面變化的限制,流速將不斷增加。
當導流器前后存在一定的壓差時,氣體就會從噴嘴中流過。當噴嘴流道形狀造成氣體流速提高時,氣流的動能增加。導流器是固定元件,氣流流過時并沒有接受外功,也沒有吸熱(可以看作是絕熱過程),它的動能增加只能靠消耗氣體內部的能量,因此表現出在導流器后氣體的溫度降低,焓值減少。在不考慮摩擦時,其動能的增加值等于焓的減小值。
在一般情況下,流道斷面逐漸變窄,則流速逐漸升高。這種噴嘴叫漸縮形噴嘴,如圖67a所示。但是,對氣體來說,當壓力降低時,體積膨脹,體積流量也增大。當氣流速度超過聲速時,體積的增加速度很快,這時,流道斷面只有逐漸擴大才能滿足加速流動的要求。因此,要獲得超聲速的高速氣流,噴嘴要做成縮擴形,如圖67b所示。在最小斷面處,氣流達到聲速,在漸擴段氣流超過音速。設計時采用哪一種噴嘴形式是根據導流器前后壓差的大小來決定的。壓差大時,為了使氣體的壓力能有效地轉換成氣流的動能,要用縮擴噴嘴。
氣體在流過導流器時,動能的增加靠內部焓的減小。這屬于氣體內部兩種不同形式的能量之間的轉換,并沒有能量輸出,氣體所具有的總能量并沒有減少。因此,不能認為氣流在流過導流器時,其內部焓值降低了,就是產生了冷量。因為導流器后沒有用這股高速氣流去推動葉輪對外做功,則這股動能除用于克服摩擦、撞擊而使壓力有所降低外,其余部分又將轉換成氣體焓值增加。這種情況與氣流流經閥門節(jié)流的情況相同。在通過閥門處,由于流道很窄而流速升高,經過閥門后由于流道擴大,流速又降低,動能又轉換成焓的增加,因此在節(jié)流前后焓值保持不變。由此可見,導流器只是為氣體輸出外功,產生冷量做準備,它本身并不產生冷量。

 
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