Общие закономерности дросселирования газов

Из опыта известно, что если на пути движения потока газа или пара встречается резкое сужение сечения канала, которое создает сопротивление потоку, то в этом месте скорость потока резко возрастает, а давление – уменьшается. За сужением сечения скорость потока уменьшается и восстанавливается до первоначального состояния, а давление восстанавливается не полностью. Такой процесс называется дросселированием.

Дросселированием или мятием называется процесс понижения давления потока вещества в результате его прохождения через местное сопротивление без совершения внешней работы.

Любой кран, вентиль, задвижка, клапан и прочие местные сопротивления, уменьшающие проходное сечение трубопровода, вызывают дросселирование газа или пара, и, следовательно, падение давления. Иногда дросселирование специально вводится в цикл работы той или иной машины: например, путем дросселирования пара перед входом в паровые турбины регулируют их мощность. Аналогичный процесс осуществляется и в карбюраторных двигателях внутреннего сгорании, где мощность регулируется изменения положения дроссельной заслонки карбюратора.

Рассмотрим основные закономерности процесса дросселирования. Для него можно отметить две характерные особенности:

- дросселирование – процесс, протекающий настолько быстро, что теплообмен между рабочим телом и окружающей средой весьма незначителен, и его в расчетах можно не учитывать (q = 0);

- процесс дросселирования протекает без совершения внешней работы (l_Т = 0).

Кроме того, при прохождении рабочего тела через местное сопротивление, оно не изменяет своего положения по высоте, т.е. z₂ = z₁. В этом случае уравнение первого закона термодинамики для потока газа примет вид:

, или ,

где h₁, h₂ – удельная энтальпия газа соответственно в сечениях I и II;

w₁, w­₂ – скорость движения газа соответственно в сечениях I и II.

Так как до и после дросселирования изменение скорости потока очень мало (w₁ = w­₂), то изменением кинетической энергии можно пренебречь, тогда:

h₂ = h₁,

т.е. при адиабатном дросселировании газа или пара его удельная энтальпия не изменяется.