Температура застоя - Stagnation temperature

В термодинамика и механика жидкости, температура застоя это температура в точка застоя в потоке жидкости. В точке застоя скорость жидкости равна нулю, и все кинетическая энергия был преобразован в внутренняя энергия и добавлен в локальный статическая энтальпия. В обоих сжимаемый и поток несжимаемой жидкости, температура торможения равна общая температура во всех точках линии тока, ведущих к точке застоя.^[1] Видеть газовая динамика.

Вывод

Адиабатический

Температура застоя может быть получена из Первый закон термодинамики. Применение уравнения энергии стационарного потока^[2] и игнорируя термины работы, тепла и гравитационной потенциальной энергии, мы имеем:

${\displaystyle h_{0}=h+{\frac {V^{2}}{2}}\,}$

куда:

${\displaystyle h_{0}=\,}$ застойная (или полная) энтальпия в застойной точке

${\displaystyle h=\,}$ статическая энтальпия в интересующей точке вдоль линии тока торможения

${\displaystyle V=\,}$ скорость в интересующей точке вдоль линии тока торможения

Подставляя энтальпию, принимая постоянную удельную теплоемкость при постоянном давлении (${\displaystyle h=C_{p}T}$) у нас есть:

${\displaystyle T_{0}=T+{\frac {V^{2}}{2C_{p}}}\,}$

или же

${\displaystyle {\frac {T_{0}}{T}}=1+{\frac {\gamma -1}{2}}M^{2}\,}$

куда:

${\displaystyle C_{p}=\,}$ удельная теплоемкость при постоянном давлении

${\displaystyle T_{0}=\,}$ застойная (или общая) температура в точке застоя

${\displaystyle T=\,}$ температура (или статическая температура) в интересующей точке вдоль линии тока торможения

${\displaystyle V=\,}$ скорость в интересующей точке вдоль линии тока торможения

${\displaystyle M=\,}$ Число Маха в интересующей точке вдоль линии тока торможения

${\displaystyle \gamma =\,}$ Соотношение удельной теплоты (${\displaystyle C_{p}/C_{v}}$), ~ 1.4 для воздуха при ~ 300 K

Поток с добавлением тепла

${\displaystyle h_{02}=h_{01}+q}$

${\displaystyle T_{02}=T_{01}+{\frac {q}{C_{p}}}}$

q = количество тепла на единицу массы, добавляемого в систему

Строго говоря, энтальпия зависит как от температуры, так и от плотности. Однако, ссылаясь на общее предположение о калорийности идеального газа, энтальпию можно напрямую преобразовать 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 в реактивный двигатель расчеты производительности. В работе двигателя температуру застоя часто называют общая температура воздуха. Для измерения температуры торможения часто используют биметаллическую термопару, но необходимо делать поправку на тепловое излучение.

Солнечные тепловые коллекторы

Тестирование производительности солнечные тепловые коллекторы использует термин температура застоя для обозначения максимально достижимой температуры коллектора при застойной жидкости (без движения), температуре окружающей среды 30 ° C и падающем солнечном излучении 1000 Вт / м². Вышеупомянутые цифры представляют собой «значения сценария наихудшего случая», которые позволяют проектировщикам коллектора планировать возможные сценарии перегрева в случае неисправности системы коллектора.^[3]

Смотрите также

• Точка застоя
• Давление застоя
• Общая температура воздуха

Рекомендации

1. Ван Уилен и Зоннтаг, Основы классической термодинамики, раздел 14.1
2. Ван Уилен и Зоннтаг, Основы классической термодинамики, уравнение 5.50
3. Планирование и установка солнечных тепловых систем: руководство для монтажников, архитекторов и инженеров. Немецкое общество солнечной энергии (DGS). 2005 г. ISBN  978-1844071258.

Библиография

• Ван Уилен, Дж. Дж., И Зоннтаг, Р. Э. (1965), Основы классической термодинамики, John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк