Температура застоя

В термодинамике и механике жидкости температура застоя — это температура в точке застоя в потоке жидкости. В критической точке скорость жидкости равна нулю, и вся кинетическая энергия преобразуется во внутреннюю энергию и добавляется к локальной статической энтальпии . Как в сжимаемой , так и потоке в несжимаемой жидкости температура торможения равна общей температуре во всех точках линии тока, ведущей к точке торможения. См. Газодинамика .

Вывод

Адиабатический

Температуру застоя можно определить на основании Первого закона термодинамики . Применение уравнения энергии установившегося потока и игнорируя условия работы, тепла и гравитационной потенциальной энергии, мы имеем:

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

где:

$h_{0}=\,$ массовая энтальпия застоя (или полная) в критической точке

$h=\,$ удельная статическая энтальпия в интересующей точке вдоль линии тока застоя

$V=\,$ скорость в интересующей точке вдоль застойной линии тока

Заменяя энтальпию, предполагая постоянную удельную теплоемкость при постоянном давлении ( $h=C_{p}T$) у нас есть:

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

или

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

где:

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

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

$T=\,$ температура (или статическая температура) в интересующей точке вдоль критической линии тока

$V=\,$ скорость в интересующей точке вдоль застойной линии тока

$M=\,$ Число Маха в интересующей точке вдоль критической линии тока

$\gamma =\,$ Коэффициент удельных теплоемкостей ( $C_{p}/C_{v}$), ~1,4 для воздуха при ~300 К

Поток с подводом тепла

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

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

q = количество тепла на единицу массы, добавленное в систему

Строго говоря, энтальпия является функцией как температуры, так и плотности. Однако, если ссылаться на распространенное предположение о калорически совершенном газе, энтальпия можетбыть преобразованы непосредственно в температуру, как указано выше, что позволяет определить температуру застоя с точки зрения более фундаментального свойства,стагнационная энтальпия.

Свойства торможения (например, температура торможения, давление торможения) полезны при расчетах производительности реактивного двигателя . В работе двигателя температуру застоя часто называют полной температурой воздуха . Для измерения температуры застоя часто используют биметаллическую термопару, но необходимо учитывать тепловое излучение.

Солнечные тепловые коллекторы

При тестировании производительности солнечных тепловых коллекторов используется 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/м. ² . Вышеупомянутые цифры представляют собой «значения для сценария наихудшего случая», которые позволяют проектировщикам коллекторов планировать потенциальные сценарии перегрева в случае неисправности системы коллектора.

См. также

• Точка застоя
• Стагнационное давление
• Общая температура воздуха

Библиография

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