Температура застоя - Stagnation temperature
В термодинамики и механики жидкости , температура торможения является температура в точке торможения в потоке текучей среды. В точке застоя скорость жидкости равна нулю, и вся кинетическая энергия была преобразована во внутреннюю энергию и добавлена к локальной статической энтальпии . И в потоке сжимаемой, и в несжимаемой жидкости температура торможения равна общей температуре во всех точках линии тока, ведущих к точке торможения. Смотрите газовую динамику .
Вывод
Адиабатический
Температура застоя может быть получена из Первого закона термодинамики . Применяя уравнение энергии устойчивого потока и игнорируя термины работы, тепла и потенциальной энергии гравитации, мы имеем:
где:
- застойная (или полная) энтальпия в застойной точке
- статическая энтальпия в интересующей точке вдоль линии тока торможения
- скорость в интересующей точке вдоль линии тока торможения
Подставляя энтальпию, принимая постоянную удельную теплоемкость при постоянном давлении ( ), получаем:
или
где:
- удельная теплоемкость при постоянном давлении
- застойная (или общая) температура в точке застоя
- температура (или статическая температура) в интересующей точке вдоль линии тока торможения
- скорость в интересующей точке вдоль линии тока торможения
- Число Маха в интересующей точке вдоль линии тока торможения
- Отношение теплоемкостей ( ), ~ 1,4 для воздуха при ~ 300 К
Поток с добавлением тепла
- q = количество тепла на единицу массы, добавляемого в систему
Строго говоря, энтальпия зависит как от температуры, так и от плотности. Однако, используя общее предположение о калорийности идеального газа, энтальпия может быть преобразована непосредственно в температуру, как указано выше, что позволяет определить температуру торможения с точки зрения более фундаментального свойства - энтальпии застоя.
Свойства застоя (например, температура застоя, давление застоя) полезны при расчетах характеристик реактивного двигателя . При работе двигателя застойную температуру часто называют общей температурой воздуха . Для измерения температуры торможения часто используют биметаллическую термопару, но необходимо делать поправку на тепловое излучение.
Солнечные тепловые коллекторы
При тестировании производительности солнечных тепловых коллекторов используется термин « температура застоя» для обозначения максимально достижимой температуры коллектора при застойной жидкости (отсутствие движения), температуре окружающей среды 30 ° C и падающей солнечной радиации 1000 Вт / м 2 . Вышеупомянутые цифры являются «значениями сценария наихудшего случая», которые позволяют проектировщикам коллектора планировать возможные сценарии перегрева в случае неисправности системы коллектора.
Смотрите также
Ссылки
Библиография
- Ван Уилен, Г.Дж., и Соннтаг, Р.Э. (1965), Основы классической термодинамики , John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк