Дросселирование газов и паров.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

Если на пути движения потока имеется местное сопротивление (диафрагма с малым отверстием в центре), то скорость резко возрастает, а давление понижается. При этом из-за потерь на завихрения давление за диафрагмой восстанавливается не полностью, и перепад давлений тем больше, чем меньше отношение f_o / f₁. Понижение давления газа или пара при прохождении его через местное сопротивление называется дросселированием. Процесс дросселирования идет без теплообмена с окружающей средой и не сопровождается производством работ, поэтому уравнение первого закона термодинамики запишется: , или . Изменение скорости при дросселировании может быть, но кинетическая энергия столь несущественна по сравнению с энтальпией, что , т.е. при дросселировании пара его энтальпия практически не изменяется. При дросселировании идеального газа, для которого причем с_p = const, получим, что , а в дифф. форме: , т.е. температура идеального газа при дросселировании не изменяется.

Из графика видно, что дросселирование идеального газа сопровождается ростом его энтропии, несмотря на то, что процесс идет без теплообмена, т.е. этот процесс необратим. Опытами Джоуля и Томсона обнаружены явления, состоящие в том, что у реальных газов при дросселировании температура не остается постоянной, а уменьшается или увеличивается в зависимости от природы и начальных параметров газа. Эта особенность реальных газов открыла возможность использования процессов дросселирования в технике для получения низкой температур и сжижения газов.

Из графика видно, что влажный пар в области умеренных давлений (точка 1) при дросселировании подсушивается, сухой насыщенный пар (точка 2) перегревается, а перегретый (точка 3) увеличивает свой перегрев.

Из диаграммы видно, что дросселирование сопряжено с потерей располагаемой работы, если до дросселирования пар имел давление , то располагаемое теплопадение было равно h'_o_,, после дросселирования, когда его давление снизилось до давления располагаемое теплопадение стало равным h" _o.

Термодинамический анализ работы компрессоров.

Для компрессоров разных типов сущность термодинамического анализа одинакова -, а именно, в них происходит процесс политропного сжатия рабочего тела.

В диаграмме политропного сжатия линией 1-2, причем техническая работа l_т, затрачиваемая на сжатие, является величиной отрицательной и изображается площадью 1-2-5-6-1. Представить себе два крайних случая: 1)стенки компрессора изолированы и теплообмена между потоком рабочего тела и окружающей средой не происходит. (адиабатный); процесс сжатия будет адиабатным и техническая работа изобразится площадью 1-3-5-6-1. 2)положим, что стенки компрессора идеально теплопроводны, а охлаждение потока за счет отвода теплоты столь интенсивны, что температура, равная при входе в компрессор температуре окружающей среды остается постоянной. Тогда процесс сжатия будет изотермическим, и техническая работа площади 1-4-5-6-1. Из диаграммы следует, что затрата технической работы при адиабатном сжатии будет наибольшей. А при изотермическом сжатии – наименьшей. Этим определяется техническая целесообразность водяного охлаждения стенок компрессора. Однако практически осуществить отвод тепла настолько интенсивный, что процесс будет изотермическим, невозможно. Поэтому реально происходит процесс политропного сжатия, при котором кривая процесса располагается между адиабатой и изотермой. Техническая работа, затрачиваемая на привод компрессора составит: . Изохорная теплоемкость:

Многоступенчатое сжатие.

Политропное сжатие, как и адиабатное, сопровождается повышением температур и при больших степенях сжатия конеч. t получается недопустимо высокой, поэтому при необходимости получ.выс. давление компрессоры выполняются многоступенчатые. Тогда после каждой ступени раб.тело поступает в холодильник, где охлаждается при постоянном давлении до исходной t.

На диаграмме линия 1-2 – политропное сжатие в одной ступени, 1-3-3'- изотермическое сжатие; сплошными линиями показ. трехступенчатое сжатие с 2-умя охлаждениями. Из диаграммы ясно что промежуточное охлаждение раб. тела существенно снижает затрату технической работы (пл. 1-2^/-3^/-2^// -3^//-2^///-4-5-1 < пл. 1-2-4-5-1 ).

⇐ Предыдущая 1 23