Здравствуйте! При движении газа на пути потока могут встречаться различные сопротивления, имеющие уменьшенные проходные сечения (задвижки, вентили, диафрагмы). Как показывает опыт, после прохождения через сопротивление происходит расширение газа и уменьшение его давления (рис. 1.).
При этом кинетическая энергия газа, затраченная на преодоление сил трения, превращается в теплоту трения. Процесс неравновесного расширения газа без совершения внешней работы при прохождении через местное сопротивление принято называть дросселированием.
Если дросселирование происходит при адиабатном течении, то, согласно уравнению первого закона термодинамики для потока,
(1)
Обычно вторые члены в обеих частях этого уравнения малы по сравнению с первыми и, кроме того, скорости до дросселирования ω1 и после дросселирования ω2 мало отличаются друг от друга, поэтому вторыми слагаемыми можно пренебречь. Тогда из уравнения (1) получим i1 — i2. Следовательно, при дросселировании с достаточной для технических расчетов точностью энтальпию газа можно считать постоянной.
Так как энтальпия идеального газа зависит только от температуры: di = cpdT то при дросселировании конечная и начальная температуры равны: Т1 = Т2.
Дросселирование реального газа обычно сопровождается изменением его температуры. Это явление было экспериментально установлено в 1852 г. Джоулем и Томсоном и получило название эффекта Джоуля — Томсона.
Характер изменения температуры в процессе дросселирования определяется начальной температурой газа. При некоторой температуре, которая называется температурой инверсии, температура реального газа в процессе дросселирования, как и идеального, остается постоянной. Если температура реального газа перед дросселированием меньше температуры инверсии, то при дросселировании газ будет охлаждаться. При начальных температурах, превышающих точку инверсии, газы в процессе дросселирования нагреваются.
Температура инверсии зависит от давления, и для каждого значения давления имеются две температуры инверсии, расположенные соответственно в области перегретого пара и в области жидкости. Температуры инверсии всех газов, за исключением водорода и гелия, выше 0° С, поэтому дросселирование газов приводит к снижению их температуры. Это явление используется для сжижения газов с помощью машины Линде, в которой осуществляется многократное сжатие и охлаждение газа с последующим его дросселированием. Для сжижения водорода и гелия требуется предварительно охладить их ниже температуры инверсии.
Процесс дросселирования водяного пара удобно рассчитать с помощью is-диаграммы. Построив на диаграмме линию, соответствующую условию i = const (изоэнтальпу), можно определить конечные и промежуточные значения параметров пара. Процессу дросселирования на рис.2. соответствует линия DE i = const.
Из этого примера видно, что при дросселировании влажного насыщенного пара низкого давления (точка D) его степень сухости x повышается и при большом снижении давления в процессе дросселирования пар становится перегретым. Исп. литература: 1) Теплотехника, под редакцией А.П.Баскакова, Москва, Энергоиздат, 1982. 2) Теплотехника, Бондарев В.А., Процкий А.Е., Гринкевич Р.Н. Минск, изд. 2-е,"Вышейшая школа", 1976.
Добавить комментарий