Параметры дросселирования реального газа

Случай, когда кинетическая составляющая внутренней энергии остается без изменения, а температура газа также не изменяется, называется инверсией газа. Температура газа, при которой наступает инверсия газа, называется температурой инверсии Т_ин.

Следовательно, процесс дросселирования реального газа при температуре инверсии внешне не отличается от дросселирования идеального газа.

Различают дифференциальный и интегральный дроссельный эффекты Джоуля-Томсона.

Дифференциальный дроссельный эффект оценивается отношением бесконечно малого изменения температуры к бесконечно малому изменению давления в процессе дросселирования при h = const:

.

Величина a_h характеризует скорость изменения температуры газа при изменении давления при дросселировании. Величину a_h определяют экспериментально.

Интегральный дроссельный эффект представляет собой изменение температуры газа при конечных изменениях давления в процессе дросселирования:

.

Понижение температуры при дросселировании может быть весьма значительным. Например, при адиабатном дросселировании водяного пара от давления 20 МПа при температуре 400°С до давления 0,1 МПа его температура понизится до 175°С, т.е. на 225°С. Обычно интегральный дроссельный эффект находят с помощью термодинамических диаграмм.

Алгебраический знак дифференциального дроссельного эффекта определяет характер изменения температуры в процессе дросселирования, зависящем как от природы газа, так и от условий дросселирования, т.е. от давления р₁ и, в большей мере, от температуры Т₁. Так как при дросселировании давление всегда падает, т.е. р₂ < p₁ (dp < 0), то величина a_h будет положительной, если газ при дросселировании охлаждается (dT < 0), и наоборот – отрицательной, если газ при дросселировании нагревается (dT > 0).

Таким образом, в зависимости от условий протекания процесса возможны три случая:

- положительный дроссельный эффект, сопровождающийся охлаждением газа (a_h > 0; dT < 0);

- отрицательный дроссельный эффект, сопровождающийся нагреванием газа (a_h < 0; dT > 0);

- нулевой дроссельный эффект, состояние инверсии (a_h = 0; dT = 0).

Состоянию инверсии на термодинамической диаграмме соответствует точка, называемая точкой инверсии эффекта Джоуля-Томсона. Геометрическое место точек инверсии на диаграмме называют кривой инверсии.

Лекция № 7, 8

Тема : «ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ И АНАЛИЗ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ» ( 4 часа)

1 ПЛАН

1. Термодинамический анализ процессов в компрессорах.

2. Термодинамические циклы и анализ двигателей внутреннего сгорания.

3. Термодинамические циклы и анализ газотурбинной установки.

4. Термодинамические циклы и анализ паротурбинных установок.

5. Термодинамические циклы и анализ парогазовых установок.

6. Термодинамические циклы и анализ холодильных машин.

2. ЛИТЕРАТУРА

Основная литература

1. Амерханов Р.А., Драганов Б.Х. Теплотехника. - М.: Энергоатомиздат, 2006. – 432 с.

Дополнительная литература

1. Теплотехника. /А.П. Баскаков, Б.В. Берг и др. – М.: Энергатомиздат, 1991. – 224 с.

2. Техническая термодинамика. / Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 496 с.