krio_bilety_poryadok (1171276), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Изотермическое сжатие в компрессоре.ℎ1 + сж = ℎ2 + сжсж = сж − (ℎ1 − ℎ2)0 = 1 = 2 => сж = 0(1 − 2 )Соотношение между теплотой и работой сжатия зависит отсоотношений энтальпий в начале и в конце процесса изотермическогосжатия.Кривая инверсии делит газовую область на две части:- выше линии инверсии изоэнтальпа имеет положительный уголнаклона с осью энтропий- ниже линии – отрицательный- на самой линии угол равен нулюВ области малых давлений <0,1 атм газ ведёт себя как идеальный, иизоэнтальпа совпадает с изотермой.Поэтому при рассмотрении изотермического сжатия газа вкомпрессоре и определении соотношения между L и Q необходимоучитывать, где относительно линии инверсии проходит процессизотермического сжатия.3) Сжатие ниже линии инверсии.Рисунок 65.
Сжатие ниже кривой инверсии.h1>h2сж = 0(1 − 2) − (ℎ1 − ℎ2 )сж < сж = 0(1 − 2)4) Сжатие выше линии инверсии.Рисунок 66. Сжатие выше кривой инверсии.h1<h2сж = 0(1 − 2) − (ℎ1 − ℎ2 )сж > сж = 0(1 − 2)Графическое отображение и сравнение работ при сжатиивыше и ниже кривой инверсии.Рисунок 67. Графическое отображение работ сжатия: а) нижекривой инверсии; б) выше кривой инверсии.Рассмотрим случай когда сж = сж = ℎ1 − ℎ2Это возможно в двух случаях:3.
Если газ – идеальный, и изоэнтальпы совпадают сизотермами.4. Если сжатие началось под кривой инверсии, а закончилосьвыше кривой инверсии, попав на ту же изоэнтальпу.Рисунок 68. Работа сжатия равна отведённой теплоте: а)идеальный газ; б) реальный газ.2) Детандирование. Способы организации процессов детандирования.Оценка эффективности расширительных машин.Детандирование – адиабатное расширение газа или пара ссовершением внешней работы. В идеальном случае процессквазиравновесен и описывается условием S=constВ области умеренного холода используется в воздушныхтурбохолодильных установках. В области низких температур –ожижение низкотемпературных газов, низкотемпературноеразделение газовой смеси, и также в рефрижераторных установках,предназначенных для отвода теплоты из низкотемпературных камер.Процесс детандеров реализуется с использованием объёмных итурбодетандеров.Идеальное детандированиеРисунок 96.
Цикл детандирования.∆ℎ = = ℎ1 − ℎ3 = (ℎ1 − ℎ2 ) + (ℎ2 − ℎ3) = ∆ℎ + ℎТепловой эффект S=const расширения равен сумме тепловогоэффекта дросселирования и S=const перепада энтальпий в детандере(идеальная работа в детандере)Рисунок 97. Сравнение тепловых эффектов s=const и h=const.∆ℎ ∼ пл. "13ва1"ℎ ∼ пл. "3ℎ3вб3ℎ"∆ℎ ∼ пл"13hба1"Соотношение между ℎ ∆ℎ∆ℎ = ℎ + ∆ℎ ℎ > 0∆ℎ <≥ 0⇒ ∆ℎ <≥ 01)2)3) = 0, > 0, < 0,∆ℎ = ℎ∆ℎ > ℎ∆ℎ < ℎ3) Особенности ожижения гелияДля ожижения гелия могут быть использованы разнообразные системы.Как и в случае ожижения неона и водорода, для ожижения гелия может бытьиспользована система Линде-Хэмпсона.система Линде-Хэмпсонас предварительным охлаждением жидким азотом и жидким водородом.Система Капицы в которой используется азотная ванна и гелевый поршневойдетандер, заменяющий водородную ванну.Система Симона Гелиевая система ожижения Коллинза (1947).
Этотожижитель является развитием системы Клода. В зависимости от входного давлениягелия может использоваться от двух до пяти детандеров. Время охлажденияожижителя Коллинза снижается от 4 до 2 часов при использованиипредварительного охлаждения жидким азотом, который к этом уже увеличиваетожижительную эффективность системы (выход жидкости можно увеличить почтивтрое).БИЛЕТ 281) Дифференциальный, интегральный и тепловой эффектдросселирования.КПаДифференциальный дроссель-эффект ℎ = ( )ℎ [ ]Знак дроссель-эффекта определяется углом наклона изоэнтальпы сгоризонтальной осью в T-S координатах.При отрицательном угле наклона изоэнтальпы дроссель эффектположителен.Рисунок 75. Кривая инверсии.Нижняя температура и давление инверсии определяют точкупересечения линии инверсии и пограничной кривой.Верхняя температура инверсии определяет предел, выше которогодроссель-эффект не может быть положительным.
Аналогичныеразмышления относительно верхнего давления инверсии.Верхнее давление инверсии в TS координатах, определяет изобару,имеющую одну точку касания с линией инверсии.Для практических целей используется интегральный дроссельэффект, показывающий изменение температуры при уменьшениидавления от начального до конечного:к∆ℎ = ∫ ℎ н[К]Рисунок 78. Интегральный дроссель-эффектРисунок 79. Зависимость интегрального дроссель-эффекта от температуры прификсированном начальном и конечном давлениях.Тепловой эффект дросселирования.Рисунок 84 Цикл простогодросселирования.Рассмотрим процессT=const сжатия вкомпрессоре 1-2,последующимдросселированием 21’,сопровождающимся понижением температуры, и последующимподводом внешней теплоты qx.
1’-1. Для того, чтобы T понизилась,необходимо, чтобы энтальпия газа в конце процесса T=const сжатиябыла меньше чем вначале сжатия. Величина разности энтальпий вначале и конце сжатия называется тепловым эффектомдросселирования.В холодильной технике эта величина называетсяхолодопроизводительностью компрессора.Зависимость теплового эффекта дросселирования от p и T полностьютождественно зависимости интегрального эффекта дросселированиядля тех же величин.2) Производство энтропии в двухпоточном противоточномтеплообменнике.Обычно при расчёте производства энтропии в каком-либо элементенизкотемпературной системы выделяют отдельный необратимыйпроцесс, в котором происходит необратимость и вычисляетсяпроизводство энтропии, вследствие этой необратимости, считая всеостальные процессы в данном элементе обратимыми, поэтомусуммарное производство энтропии будет равно сумме всехнеобратимых процессов в данном элементе:∆ = ∑ ∆′′=1Пример определения энтропии в противоточномтеплообменнике.В данном случае существуют необратимые процессы, являющиесяисточником производства энтропии:11)Неидеальность теплообмена (недорекуперация на концахтеплообменника)12)Гидравлические потери из-за движения потока по каналутеплообменника13)Теплоприток из окружающей среды14)Тепловые потери из-за переноса теплоты с тёплого концатеплообменника к холодному за счёт теплопроводноститеплопередающей стенки15)Неравновесность из-за утечек, перетечек потоков междусобой (извне и внутри теплообменника за счёт неплотностей)3) Особенности ожижения и хранения жидкого водорода.Особенности ожиженияОбычный водород при нормальных условиях имеет две модификации:ортоводород и параводород.
Эти две модификации различаютсянаправлением спина.При нормальных условия доля ортоводорода 75 %, параводорода – 25%,при понижении температуры до 20 К доля параводорода растёт до 99,8%.Орто-пара конверсия.Процесс идёт с выделением теплоты (706 кДж/кг при температуременее 70 К), что больше теплоты испарения. Потери жидкого водорода:18 % за первые сутки, 40 % через 100 часов. Поэтому при ожиженииводорода в состав ожижителя входит орто-пара конвертор наплатиновых катализаторах, в которых теплота орто-пара конверсииснимается теплотой испарения жидкого водорода, охлаждающегоконвертор.Особенности храненияВодород в жидком состоянии находится в узком интервалетемператур: от точки кипения 20К до точки замерзания 17К, когда онпереходит в твёрдое состояние. Если температура поднимается вышеточки кипения, водород мгновенно переходит из жидкого состояния вгазообразное.Чтобы не допустить местных перегревов, сосуды, которые заполняютжидким водородом, следует предварительно охладить дотемпературы, близкой к точке кипения водорода, только после этогоможно заполнять их жидким водородомК резервуарам для хранения жидкого водорода предъявляют рядтребований:- конструкция резервуара должна обеспечивать прочность инадёжность в работе, длительную безопасную эксплуатацию;- расход жидкого водорода на предварительное охлаждениехранилища перед его заполнением жидким водородом должен бытьминимальным;- резервуар для хранения должен быть снабжён средствами длябыстрого заполнения жидким водородом и быстрой выдачи хранимогопродукта.В криогенных системах хранения жидкого водорода на 1 кг водородаприходится 6 – 8 кг массы криогенного сосуда, а по объёмнымхарактеристикам криогенные сосуды соответствуют хранениюгазообразного водорода под давлением 40 МПа.Жидкий водород в больших количествах хранят в специальныххранилищах объёмом до 5 тыс.
м3.БИЛЕТ 291) Тепловой эффект дросселирования. Зависимость от температуры идавления.Тепловой эффект дросселирования.Рисунок 84 Цикл простогодросселирования.Рассмотрим процессT=const сжатия вкомпрессоре 1-2,последующимдросселированием 21’,сопровождающимся понижением температуры, и последующимподводом внешней теплоты qx. 1’-1. Для того, чтобы T понизилась,необходимо, чтобы энтальпия газа в конце процесса T=const сжатиябыла меньше чем вначале сжатия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
