Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Равновесное адиабатное расширение газа в детандере




Детандирование − процесс равновесного адиабатического расширения газа с совершением внешней работы.

При отсутствии внешнего теплообмена и каких-бы то ни было внутренних процессов трения процесс расширения газа протекает при соблюдении условия: s = const.

В этом случае, исходя из первого закона термодинамики, получим:

где  − работа в замкнутой термодинамической системе (работа расширения);  − работа в открытой термодинамической системе (располагаемая работа).

Уменьшение внутренней энергии газа максимально, поэтому такой процесс сопровождается наибольшим уменьшением температуры.

Эффект изменения температуры в элементарном изоэнтропном процессе называется дифференциальным эффектом детандирования:

.                               (20)

Воспользовавшись уравнениями термодинамики, можно представить выражение (20) в виде (стр. 179 /1/):

.                              (21)

Разделив уравнение (21) на a s, получим:

.                    (22)

Из приведенных соотношений можно сделать следующие выводы:

1. Значения  − положительны практически в любой области состояний рабочего тела.

2. С повышением температуры,  также возрастает; при этом работа расширения соответственно увеличивается.

3. С увеличением давления, т.е. уменьшением удельных объемов,  уменьшается. Таким образом, в процессе изоэнтропного расширения  − переменная величина.

4. Вблизи критических состояний и в области влажного насыщенного пара (ВНП) значения  и  наиболее близки, т.к. в этих областях из-за больших значений  значения всего этого комплекса  уменьшается, т.е. стремится к нулю.

Чем больше отношение , тем менее выгодно применение детандеров, поскольку детандер − устройство гораздо более сложное и дорогое, чем дроссельный вентиль.

Для большей части реальных газов, используемых в криогенной технике, изменение температуры в изоэнтропных процессах с точностью, вполне достаточной для инженерных расчетов, можно определить из уравнений:

                                     (23)

.        (24)

Уравнение (24) справедливо в широкой области состояний, в том числе и вблизи пограничной кривой. Погрешность для криогенных газов (воздух, неон, гелий) составляет не более 3 %, исключением является водород, для которого погрешность может составить до 30 %.

На практике процессы расширения газов совершаются в расширительных машинах − детандерах. В детандерах энергия сжатого газа преобразуется в работу, и процесс приближается к изоэнтропному. Работа передается к тормозному устройству.

Роль тормозного устройства часто играет электродвигатель, который в период пуска выводит детандер на рабочий режим после того, как вал детандера набирает заданную частоту вращения, электродвигатель переходит в режим генератора и возвращает в электрическую сеть часть энергии, которая расходуется на сжатие газа.

Контрольные вопросы и задания:

1. Объясните, почему дросселирование для идеального газа является полностью необратимым процессом, а для реального газа этот процесс частично обратим?

2. Почему можно допустить, что процесс дросселирования протекает адиабатно? Для чего вводится это допущение?

3. Почему процесс дросселирования изображается в диаграмме штриховой линиией?

4. Всегда ли температура рабочего тела при дросселировании снижается? Поясните примерами.

5. Дайте определение дифференциального эффекта Джоуля-Томсона, его физическая сущность.

6. Что такое кривая инверсии и как она располагается в Т− s диаграмме?

7. Рассчитайте массу жидкого кислорода, полученного в результате дросселирования 1 кг газа от давления 7 МПа до давления 6 бар. Температура исходного газа 155 К.

8. Дайте определение дифференциального эффекта детандирования. В чем заключается его физическая сущность?

9. Как изменяется дифференциальный эффект детандирования при изменении температуры, давления?

10. Определите состояние и термодинамические параметры азота, полученного в результате расширения в детандере от начального давления 30 бар и температуры 200 К до конечного давления 0,5 МПа.





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2018-10-15; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 750 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Стремитесь не к успеху, а к ценностям, которые он дает © Альберт Эйнштейн
==> читать все изречения...

2201 - | 2158 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.011 с.