загрузка...
загрузка...
На головну

Дроселювання газів і парів

  1. VI. СТАТИСТИКА ПАРОВИХ ДВИГАТЕЛЕЙ
  2. Автоматичне регулювання перегріву пари холодоагенту у випарнику.
  3. Адсорбція рідин і газів
  4. Арматура парових котлів
  5. Бактеріологічний контроль роботи парових і повітряних стерилізаторів
  6. Бактеріологічний контроль роботи парових і повітряних стерилізаторів
  7. безгазових сКЛАДИ

 Якщо в трубопроводі на шляху руху газу або пари зустрічається місцеве звуження, то внаслідок опорів, що виникають при такому звуженні, тиск p2 за місцем звуження завжди менше тиску p1 перед ним (ріс.16.1). Процес зменшення тиску в результаті якого немає ні збільшення кінетичної енергії, ні здійснення технічної роботи і без підведення або відведення теплоти називається адіабатних дросселированием, або мятіем (також редуцированием або гальмуванням).

Будь-кран, вентиль, засувка, клапан і інші місцеві опори, що зменшують прохідний перетин трубопроводу, викликає дросселирование газу або пари і, отже, падіння тиску. Іноді дросселирование спеціально вводиться в цикл роботи тієї чи іншої машини: наприклад, шляхом дроселювання пара перед входом в парові турбіни регулюють потужність, аналогічний процес здійснюється і в карбюраторних ДВС, де потужність регулюється зміною положення дросельної заслінки карбюратора. Дроселювання газів і парів використовують для зниження їх тиску в спеціальних редукційних клапанах, широко застосовуваних у системах тепло- і парогазоснабженія різних підприємств, а також і в холодильній техніці для отримання низьких температур і скраплення газів шляхом їх багаторазового дросселирования.

Фізичне представлення про падіння тиску за місцевим опором обумовлено диссипацией (розсіюванням) енергії потоку, що витрачається на подолання цього місцевого опору.

При дроселюванні втрата тиску p1 - p2 тим більше, чим менше відносна площа звуження. При відсутності теплообміну відповідно до рівняння (13.17) будемо мати h1 - h2 = ? . (  ).

де h1, h2 - Ентальпії газу в перетинах I-I і II-II.

Як правило, зміна швидкості c2 - c1 при однаковому перетині труби до і після діафрагми незначно і їм можна знехтувати. Тому в результаті мятія ентальпія газу до звуження і після нього має одне і те ж значення, тобто

h1 = h2 .

Дослідження процесу дроселювання показує також, що при проході через звуження швидкість потоку в цьому місці зростає, а тиск падає до p 'в найвужчому місці потоку, що знаходиться на невеликій відстані за звуженням каналу. Звичайно, отримане приріст кінетичної енергії струменя можна було б при наявності дифузора перевести назад в потенційну енергію і цим підняти тиск до початкового p1. Однак відсутність дифузора виключає такої зворотний процес, а велика частина приросту кінетичної енергії через наявність вихрових рухів за звуженим перетином переходить в теплоту, яка сприймається парою (газом). Останнє ж, як відомо, пов'язано зі збільшенням ентропії, і робоче тіло не повертається до попереднього стану, незважаючи на рівність швидкостей і ентальпій. Все це призводить до того, що процес дроселювання, будучи по суті, адіабатних, є типовим незворотнім процесом.

Ефект дроселювання в ідеальному газі не виявляється. Наприклад, умова h1 = h2 для ідеального газу призводить до висновку, що температура також не змінюється, тобто Т1 = Т2, Тому що ентальпія ідеального газу є однозначною функцією температури.

h2 - h1 = . (Т2 - T1).

 На T-S діаграмі (ріс.16.2) явище мятія ідеального газу може бути представлено точками 1 і 2, які лежать на одній горизонталі, тому що Т1 = Т2. Вважати, що відрізок ізотерми 1-2 відповідає процесу дроселювання газу, не можна, бо тільки крайні точки 1 і 2 характеризують стан газу як рівноважний, а всі проміжні точки не відповідають дійсному процесу, совершающемуся з газом. Тому лінія 1-2 проведена на ріс.16.2 пунктиром. Дійсно, при адіабатні процесі в місці звуження прохідного перерізу швидкість потоку зростає відповідно до рівняння (13.17) за рахунок ентальпії, а значить, температура зменшується. Після цього у міру переходу зовнішньої кінетичної енергії в теплоту температура газу підвищується, і на деякій відстані від місця звуження, де протягом потоку стає стаціонарним, температура досягає свого первісного значення. таким чином, дійсний процес між точками 1 і 2 протікає при змінних значенням h і t, і тому неправильно визначати процес дроселювання як процес при h = const і називати його ізоентальпійним.

Фізична сутність ефекту дроселювання Реал газу або пари полягає в наступному.

На підставі рівності h1 = h2 можна написати

U1 + p1 . ?1 = U2 + p2 . ?2, (16.1)

або U1 - U2 = p2 . ?2 - p1 . ?1 , (16.2)

Звідки випливає, що робота проштовхування (права частина рівняння (16.40) відбувається за рахунок зменшення внутрішньої енергії реального газу або пари. Внутрішня енергія реального газу складається з двох частин: з кінетичної (функція температури) і потенційної (функція температури і об'єму).

У більшості випадків (практичних) процес дроселювання проходить при витраті роботи проштовхування p2 . ?2 - p1 . ?1, Що обумовлює збільшення внутрішньої енергії газу або пари.

Залежно від співвідношення абсолютних значень приросту роботи проштовхування, потенційної частини внутрішньої енергії і кінетичної частини внутрішньої енергії на підставі (16.40) можливі наступні випадки:

1. Робота проштовхування p2 . ?2 - p1 . ?1 за абсолютним значенням менше приросту потенційної частини внутрішньої енергії, в цих умовах кінетична частина внутрішньої енергії зменшується, тому температура газу знижується

Т2 <Т1.

2. Робота проштовхування p2 . ?2 - p1 . ?1 за абсолютним значенням більше приросту потенційної частини внутрішньої енергії, надлишок роботи витрачається на збільшення кінетичної енергії, тому температура газу зростає

Т2 > Т1.

3. Якщо робота проштовхування p2 . ?2 - p1 . ?1 дорівнює приросту потенційної частини внутрішньої енергії, то кінетична частина внутрішньої енергії газу, а отже, і його температура залишаються незмінними Т2 = Т1.

Явище, при якому температура реального газу до дроселя і після нього залишається незмінною (Т2 = Т1), Називається інверсією газу, а температура, при якій це явище відбувається, називають температурою інверсії і позначають Тін.

Таким чином, при дроселюванні реальних газів ентальпія для початкових і кінцевих значень залишається постійною (h1 = h2), Але ентропія і обсяг збільшуються, тиск падає, а температура може зменшуватися, збільшуватися або ж в окремому випадку залишатися постійною.




Адіабатний процес. | Механічна зв'язок сухого повітря з водяною парою зв. вологим повітрям, або повітряно-парової сумішшю. | Щільність, питома газова стала вологого повітря. | Теплоємність і ентальпія вологого повітря. | Рівняння першого закону термодинаміки для потоку | Сопла і дифузори | Закінчення з сужівающегоcя сопла | Швидкість споживання газу для закінчення з суживающегося сопла | Максимальні витрати газу через звужується сопло | Критична швидкість витікання |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати