Дросселирование газов и паров

Эффект дросселирования проявляется при взаимодействии потока реального газа или пара в канале с местным резким сужением проходного сечения- местным сопротивлением, дросселем. Дросселирование (мятие) – адиабатный (без теплообмена) необратимый переход рабочего тела от давления р₁ к более низкому р₂.где не происходит расширения без совершения технической (полезной) работы, что представлено на Рис. 11.1. справа. _.Эффект изменения при этом и температуры рабочего тела исследовали Джоуль и Томсон (он же лорд Кельвин) ≈ в 1852году,поэтому он и назван их эффектом – Джоуля - Томсона.

При некоторых условиях дросселирование снижает температуру газа или пара – на этом основана работа ряда холодильных установок. Для тепловых двигателей это нежелательно, снижается их к. п. д..

Дифференциальный дроссель – эффект для реального газа оценивается производной

α_i =(дТ/др)_i...(7.1)

Интегральный дроссельный эффект, тогда

Т₂ -Т ₁ =∫_p1^р2 α _i dp. …(7.2)

Эффект связан с тем, что в реальных газах есть силы притяжения и отталкивания между молекулами,газ расширяется – расстояние между молекулами увеличивается,внутренняя энергия уменьшается, температура меняется.

Коэффициент адиабатического дросселирования α_i находят экспериментальным путем.Так как всегда dp>0 и с_р.>0., то он может быть положительным, отрицательным или равен 0 –это точка инверсии, нулевой эффект.

Изменение знака дроссель-эффекта называется инверсией.

Иллюстрацией служит график Рис. 11.2. справа, на примере азота (≈ 80 % содержания в воздухе).

В области жидкости –это верхняя кривая, в области газа – нижняя. Критическая точка инверсии зависит существенно от самого газа. Например, жидкий водород H₂ долго не могли получить не охладив его перед этим ниже – 57⁰С другими путями.

Но, у большинства газов температура инверсии высока (>600⁰C) и процессы идут с понижением температуры.

Так, водяной пар при Р₁ = 300 атм., t₁ = 450 ⁰C и нормальном атмосферном давлении выхода Р₂ = 1атм. при дросселировании имеет температуру выхода t₂ = 180⁰C (т. е температура падает на 270⁰С).

8.ТЕМПЕРАТУРА АДИАБАТИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ

Из адиабатического процесса течения, следуя первому закону термодинамики,без учета трения и совершения технической работы q_1-2 = (i₂ –i₁ ) + (w₂ ² -w₁²)/2, а c_p = R (k/(k-1) и скорость звука a = kRT, тогда температура при w₂≈0 (в лобовой точке)

Т_а.т. = Т (1 +((к-1)/2))М² ), …(8.1)

где М = w/a –число Маха,отношение скорости течения w к скорости звука a в данных условиях.

Так, для воздуха (к-1)/2 ≈ 0,2 и при М ≈ 2-3 температура адиабатического торможения удвоится по сравнению с температурой окружающей среды и станет Т_а.т. ≈ 2Т. (Вот почему нос реактивного самолета горячий, а бегуна – холодный,но это и по другим причинам).

Дата добавления: 2014-01-07