КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Учебный вопрос № 5. Характеристика процесса расширения газов
Процесс расширения газа с отдачей внешней работы характеризуется двумя величинам: холодопроизводительностью процесса Q; температурой газа в конце процесса расширения Тквн.. Работа адиабатического расширения газа, соответствующая холодопроизводительности процесса, состоит из двух частей. Первая часть – это работа за счет использования внутренних межмолекулярных сил газа. Она проявляется в охлаждающем эффекте Джоуля-Томсона и выражается разностью энтальпий при давлениях Р1 и Р2 и температуре Т1 (рис. 4). Q1 = i1 – i2 Вторая часть – это внешняя работа детандера вследствие расширения в нем газа. Ее эффект охлаждения выражается уменьшением энтальпии I кг газа при адиабатическом расширения в детандере с давления Р2 и температуры Т21 до давления Р1 и температуры T2 по линии 3–4 (рис. 4). Q2 = i3 – i4 Общая холодопроизводительность процесса с детандером Q = Q1 + Q2
В действительности чисто адиабатический процесс расширения в детандере не протекает, так как невозможно полностью исключить теплообмен между газом и стенками, трение и т.п. Поэтому расширение происходит фактически не по адиабате 3-4, а по какой-то кривой 3-4’ (политропе), и теплоперепад в детандере будет не Q2, а Q′2 = i3 – i′4, причем Q′2 < Q2, т.е. в детандере получается меньше холода, чем при адиабатическом процессе. Вследствие этого температура в конце расширения газа в детандере выше, чем при адиабатическом расширении. Отношение ηад = Q′2/Q2 называется адиабатическим кпд детандера и показывает степень совершенства его работы, т.е. насколько действительный процесс расширения газа в детандере приближается к адиабатическому. Для адиабатического процесса расширения газа величина кпд равна 1, т.е. ηад = 1.
Q = i3 – i′4 = (i3 – i4) ηад Величина адиабатного кпд детандера лежит обычно в пределах ηад = 0,65÷0,85 Температура газа в конце расширения может быть определена несколькими способами: непосредственным измерением (термометрами); подсчитана по формуле: Тнач
где: Тнач – начальная температура сжатого газа при поступлении его в детандер; n – показатель политропы процесса расширения; Рнач/Ркон – перепад давлений в цилиндре детандера. Определяется посредством энтропийной диаграммы, если даны адиабатный кпд и давление в конце расширения. Для этого вычисляют энтальпию точки конца процесса i′4 = i3 – Q и по двум параметрам Р1 и i′4 определяют точку, через которую проходит искомая изотерма (рис. 4). Из анализа адиабатного (изоэнтропного) расширения газа можно установись следующее: температура газа при расширении в любой области всегда понижается; увеличением начальной темепературы возрастает перепад температур и работа расширения (холодопроизводителъность) газа при одном и том же перепаде давлений; в области высоких давлений изменение температуры, приходящееся на 0,1 МПа изменения давления, меньше, нежели в области низких давлений; в области низких температур (близких к критическому состоянию и при состоянии насыщенного пара) интегральный эффект дросселирования и изоэнтропный перепад температур близки между собой, поэтому расширение газа в детандере может быть заменено более простым по осуществлению процессом дросселирования. Процесс расширения газа при выхлопе, когда происходит быстрое опорожнение какой-либо емкости и давление в сосуде падает почти мгновенно, также можно считать процессом с совершением внешней работы.
В этом случае газом, выходящим из сосуда, совершается работа на преодоление сил внешнего давления Ро. Величину этой работы можно определить: l = Р0 (Vкон – Vнач) и соответствующее изменение внутренней энергии (холодопроизводительность в диабатных условиях) будет равна: Δ U = – Аl = – АР0 (Vкон – Vнач). Так как U = АРV, то получим Δi = АРТнач (1 – Ркон/Рнач). Изменение температуры газа при выхлопе будет равно
Величина изменения температуры ∆Т в этом процессе существенно меньше, чем в случае изоэнтропного расширения в детандере. Этот процесс применяется в так называемых экспансионных охладителях.
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 764; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |