Адиабатическое расширение пара в сопле Лаваля (линия АВ)

1 кг пара приобретает кинетическую энергию, равную снижению его теплосодержания. Процесс преобразования тепловой энергии в кинетическую описывается равенством.

поскольку w₂ w_1; то.

где w_1; vv₂ — скорости на входе и выходе из сопла соответственно; i_b i₂ — энтальпии пара на входе и выходе (в точках Л и В соответственно); А — тепловой эквивалент работы, А = 1/427.

Вследствие трения о стенки действительная скорость ниже и составит.

где ф] = 0,96 — коэффициент трения.

За счет этого снижение кинетической энергии будет равно.

Пар, подвергаясь трению о стенку сопла, приобретает теплоту, вследствие чего теплосодержание пара увеличивается на Ац.

Таким образом, действительное изменение состояния пара в сопле Лаваля изобразится линией АВ' (см. рис. 6.8).

Камера смешения (линия В’С).

В камере смешения (В'С) скорость и запас кинетической энергии уменьшаются. Полагая, что импульсы при смешении двух потоков суммируются, запишем:

где w₃ — скорость потока в камере смешения. Отсюда:

поскольку w_BT w₂, то, пренебрегая w_BT, получим.

Из этого уравнения следует, что потеря кинетической энергии увеличивается при возрастании коэффициента инжекции, что влечет за собой получение пара низкого потенциала и снижение эффективности выпаривания. Однако, с другой стороны, чрезмерное снижение коэффициента инжекции приводит к значительному расходу острого пара (D₀) на установку, что экономически не выгодно. Отсюда следует, что оптимизацию работы выпарной установки следует проводить с помощью экономических критериев.

С учетом потерь реальная скорость в камере смешения составит:

где ф₂ — коэффициент, учитывающий совершенство конструкции, ср₂ = = 0,90; срз — коэффициент, учитывающий трение, ф₃ = 0,96.

Теплосодержание i₃ в камере смешения определяется из уравнения теплового баланса.

где Ai₂ — повышение энтальпии в камере смешения: