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透平膨脹機(jī)中的導(dǎo)流器是怎樣使氣體速度增高的,它能產(chǎn)生冷量嗎?

   2010-11-05 398
導(dǎo)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(jī)的導(dǎo)流器內(nèi),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(jī)的導(dǎo)流器內(nèi),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(dāng)導(dǎo)流器前后存在一定的壓差時(shí),氣體就會(huì)從噴嘴中流過。當(dāng)噴嘴流道形狀造成氣體流速提高時(shí),氣流的動(dòng)能增加。導(dǎo)流器是固定元件,氣流流過時(shí)并沒有接受外功,也沒有吸熱(可以看作是絕熱過程),它的動(dòng)能增加只能靠消耗氣體內(nèi)部的能量,因此表現(xiàn)出在導(dǎo)流器后氣體的溫度降低,焓值減少。在不考慮摩擦?xí)r,其動(dòng)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(duì)氣體來說,當(dāng)壓力降低時(shí),體積膨脹,體積流量也增大。當(dāng)氣流速度超過聲速時(shí),體積的增加速度很快,這時(shí),流道斷面只有逐漸擴(kuò)大才能滿足加速流動(dòng)的要求。因此,要獲得超聲速的高速氣流,噴嘴要做成縮擴(kuò)形,如圖67b所示。在最小斷面處,氣流達(dá)到聲速,在漸擴(kuò)段氣流超過音速。設(shè)計(jì)時(shí)采用哪一種噴嘴形式是根據(jù)導(dǎo)流器前后壓差的大小來決定的。壓差大時(shí),為了使氣體的壓力能有效地轉(zhuǎn)換成氣流的動(dòng)能,要用縮擴(kuò)噴嘴。
氣體在流過導(dǎo)流器時(shí),動(dòng)能的增加靠內(nèi)部焓的減小。這屬于氣體內(nèi)部兩種不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)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(rèn)為氣流在流過導(dǎo)流器時(shí),其內(nèi)部焓值降低了,就是產(chǎn)生了冷量。因?yàn)閷?dǎo)流器后沒有用這股高速氣流去推動(dòng)葉輪對(duì)外做功,則這股動(dòng)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(zhuǎn)換成氣體焓值增加。這種情況與氣流流經(jīng)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(jīng)過閥門后由于流道擴(kuò)大,流速又降低,動(dòng)能又轉(zhuǎn)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(dǎo)流器只是為氣體輸出外功,產(chǎn)生冷量做準(zhǔn)備,它本身并不產(chǎn)生冷量。

 
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