Умеренный холод.

1-2 – адиабатическое сжатие рабочего тела, S=const

2-3 – изотермическая и изобарическая конденсация паров рабочего тела в конденсаторе, Тв и Рв – const

3-4 – адиабатическое расширение РТ в расширителе, S=const

4-1 – изотермическое и изобарическое испарение РТ в расширителе, Тн и Рн – const

 

Вместо расширения дроссельный вентиль

∆Ρ=Рн – Рк – гидравлическое сопротивление котла (трение потока о его стенки).

Энтальпия потока должна iн→iк, но ∆I переходят в тепло, а последняя целиком возвращается потоку, а значит iн=iк. Эффект дросселирования.

В данном случае происходит изоэнтальпийный процесс.

 

Каскадный метод

Он заключается в том, что от тел с более низкой температурой кипения отнимается тепло, передаётся телам с более высокой температурой кипения. Для этого существуют холодильные агенты, т.е. вещества, при испарении которых поддерживается определённая температура.

При каскадном методе устанавливаются по­следовательно компрессорные холодильные ма­шины т.о., что испаритель каждой предыдущей холодильной машины является конденсатором по­следующей, создавая возможность сжижения хла­дорегента с более низкой критической температу­рой. Холодильная установка для разделения кон­верторного газа и сжижения воздуха состоит из четырёх циклов – аммиачного, этиленового, мета­нового и азотного. У этого цикла каждый последующий агент может быть сконденсирован предыдущим, но нельзя например этилен сконденсировать водой, метан – аммиаком и азот – этиленом. Причём кон­денсация проходит под повышенным давлением (в каждом цикле своё давление) и после дросселиро­вания испарение с охлаждением. С помощью этого метода из газов конверсии метана, коксо­вого газа выделяют водород или готовую азотно-водородную смесь или сжижают воздух.

Метод дросселирования.

Он основан на свойствах реальных газов и заключается в понижении температуры газа в определённых условиях при его расширении (дросселировании). Такие газы как O2, N2, H2, He не могут быть переведены в жидкое состояние при обычных температурах действием больших давлений (как например пропан) поскольку их критическая температура ниже –100°С и они сжижаются только методом дросселирования.

Для идеальных газов их сжимаемость не зависит от давления (прямая 1), для реальных – наоборот, причём PV RT может быть (прямая 2, 3, 4).

Для реальных газов используют уравнение Ван-дер-Ваальса:

– молекулярное давление

– несжимаемый объём.

Дроссельный эффект заключается в том, что при расширении сжатого газа до более низкого давления без совершения внешней работы и без обмена теплотой с окружающей средой происходит изменение температуры газа.

Существуют дифференциальный и интегральный дроссельный эффекты.

– изменение температуры газа происходит под действием бесконечно малого изменения P при постоянной энтальпии. В практике принимают δΡ = 1 атм. и, например, для воздуха αd = 0,25°.

– изменение температуры газа при изменении давления P1→ P2.

Для выяснения физического смысла циклов рассмотрим термодинамику дроссеоирования.

H – энтальпия – const

H=U+PV

U – удельная внутренняя энергия

PV – удельная потенциальная энергия давления

V – удельный объём

При H=const

Uн+PнVн= Uк+PкVк, из этого следует, что изменение PV приводит к изменению U, а значит и T.

 

Для идеального газа

Если PнVн=PкVк и Uн=Uк ∆T=0 – нет эффекта.

Если PнVн<PкVк , то Uн>Uк , то с падением давления U – падает и T падает – ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ДРОССЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ, >0 – охлаждение

Если PнVн>PкVк , то Uн<Uк ,T ↑ , и <0 – ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ДРОССЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ.

Но кроме дроссельного эффекта используется и адиабатическое расширение с отдачей внешней работы.

Первый закон термодинамики

dQ=dU+dl

dQ – тепло, dl – удельная работа, производимая рабочим телом

при адиабатическом процессе dQ=0 и dU=–dl , оттуда следует, что адиабатическое расширение с отдачей внешней работы всегда приводит к охлаждению.

Для реального газа P1V1≠P2V2 и значит U1≠U2 и дросселирование приводит к изменению температуры. Физическую сущность эффекта дросселирования можно уяснить из следующих рассуждений.

Пусть H1, H2 – энтальпии сжатого и расширенного газа. Поскольку у нас в процессе изменяются и объём, и температура, и давление, то можно записать для энтальпии следующие выражения:

H1=U1+CpT1+P1V1

H2=U2+CpT2+P2V2

Где Ui – внутренняя потенциальная энергия газа (работа, затраченная на удаление молекул друг от друга), PiVi – работа перемещения газа, CpTi – кинетическая энергия движения молекул при dH=0, т.е. H1=H2. Для P,T= const H=U+PT.

U1+CpT1+P1V1= U2+CpT2+P2V2

отсюда Cp(T1–T2) = (U2–U1) – (P1V1–P2V2)

(P1V1–P2V2) является мерой работы, совершённой газом при дросселировании. Она может быть >0,<0,=0.

Рассмотрим 3 случая:

1. dU>0, то U2>U1

А) P1V1< P2V2, ∆<0 ПН>0 => ЛН>0 T1>T2

Большой положительный дроссельный эффект, газ охлаждается.

Б) P1V1= P2V2, ∆=0 ПН>0 => ЛН>0 T1>T2

Меньший дроссельный эффект.

В) P1V1> P2V2, ∆>0 dU >∆ ПН>0 => ЛН>0 T1>T2

Очень малый дроссельный эффект.

2. P1V1> P2V2, dU = (P1V1–P2V2)

ПН=0 ЛН=0 dT=0 T1=T2

дроссельный эффект=0.

3. P1V1> P2V2, dU < (P1V1–P2V2)

ПН<0 ЛН<0 T1<T2

Отрицательный дроссельный эффект.

 

 









Дата добавления: 2015-06-17; просмотров: 1103; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2021 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.008 сек.