krio_bilety_poryadok (1171276), страница 14
Текст из файла (страница 14)
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.Рисунок 80. Зависимость интегрального дроссель эффекта отначального и конечного давления.Рисунок 81. Зависимость интегрального дроссель эффекта отначального и конечного давления.2) Изотермическое сжатие в компрессоре реального газа.Соотношение между работой и теплотой.В механической системе, параметром, который наиболее частоиспользуется для понижения температуры является давление.Для его увеличения используется изотермическое сжатие вкомпрессоре.Рисунок 35. Изотермическое сжатие в компрессоре.В результате изотермического сжатия получаем газ имеющийэнтропию меньше чем в начальном состоянии, что позволяет придальнейшем изоэнтропном расширении (в идеальном детандере)получить понижение температуры.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.Положение изоэнтальп на T-S диаграмме реального газа.Рисунок 64.
Изоэнтальпы азота в T-S координатах. Криваяинверсии проведена пунктиром.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.5) Сжатие ниже линии инверсии.Рисунок 65. Сжатие нижекривой инверсии.h1>h2сж = 0(1 − 2) − (ℎ1− ℎ2)сж < сж = 0(1 − 2)6)Сжатие выше линииинверсии.Рисунок 66. Сжатие вышекривой 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:5. Если газ – идеальный, и изоэнтальпы совпадают сизотермами.6. 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 газ3) Особенности ожижения неона.Для ожижения неона и водорода используются следующие системы спредварительным охлаждением.Система Линде – Хэмпсона с предварительным охлаждением жидкимазотом.
В принципе по температурным характеристикам могут использованы:фтор, кислород, воздух, метан, аргон и азот. Но первые четыре взрывоопасны,аргон дорог, намного дороже жидкого азота.Система Клода может быть использована, но для повышенияэффективности установки целесообразно включать предохлаждение жидкимазотом перед дополнительным криогенным модулем детандерного типа.В системе ожижения неона или водорода может быть использованавспомогательная система с гелиевым рефрижератором.Гелиевый рефрижератор представляет собой модернизированный циклКлода. В котором газ не ожижается, но имеет температуру ниже жидкоговодорода. Гелий сжимается, предварительно охлаждается в азотной ванне ирасширяется в детандере для получения низкой температуры.БИЛЕТ 301) Интегральный эффект дросселирования.
Зависимость оттемпературы. Сравнение с интегральным эффектом изоэнтропногорасширения.Для практических целей используется интегральный дроссельэффект, показывающий изменение температуры при уменьшениидавления от начального до конечного:к∆ℎ = ∫ ℎ [К]нРисунок 78. Интегральный дроссель-эффектТакже, как и дросселирование,изоэнтропическое расширениехарактеризуетсядифференциальным эффектом понижения температуры, = () интегральным эффектомкк∆ = ∫ = ∫ (нн) Рисунок 89. Интегральныйэффект детандирования.Сравнение изменения температуры в процесседросселирования и изоэнтропного расширения.Рисунок 90.
Сравнениеинтегральных эффектов h=const иs=const.Пример: , Кн , МПак , МПа∆ , К∆ , К30050,120393001011481620050,1122,762320010196,244015050,172,765015010146,2446,2410050,122,7622,76Для низких начальных температур процессов расширения ∆ придросселировании и изоэнтропном расширении одинаков.Конец обоих расширений приходится в двухфазную область.Рисунок 91.Детандирование в п+жобласть.Перепад температуры приS=const расширенииуменьшается при понижении температуры начала расширения. Этообуславливается тем, что на TS – диаграмме с повышениемтемпературы изобары идут более круто.Рисунок 92.Зависимостьинтегральногоэффектадетандирования отначальнойтемпературы.С повышением начального давления перепад ∆ уменьшается.Является следствием того, что изобары в области высоких давленийрасположены более густо.Рисунок 93.
Зависимость интегрального эффектадетандирования от начального давления.Общий вывод: исходя из вышеперечисленной зависимости,детандирование целесообразно проводить при высокой начальнойтемпературе процесса расширения в области невысоких давленийокончания расширения.Для воздушных турбохолодильных машин реализуется циклДубинского в ряде случаев, где давление расширения нижеатмосферного.2) Закон сохранения энергии для закрытых систем.Общее выражение такого закона вытекает из первого началатермодинамики:Внутренняя энергия изолированной от внешней средысистемы постоянна: = + Из общей работы нужно вычесть работу по изменению объемасистемы.Остаток принять равным полезной работе.П = − } ⇒ + = + П = + П − Можно заменить одной функцией состояние системы – Н – энтальпиясистемы dH = dU + pdVПоскольку рассматриваем закрытую изолированную систему,внутренняя энергия будет постоянной, dU=0, при постоянномдавлении в изолированной системе, объем системы постоянный,dV=0.dH=0, следовательно Н= constЕсли в системе основная часть энергии потребляется в тепловойформе, то вместо закона сохранения энергии с небольшойпогрешностью к этой системе можно применить закон сохранениятеплоты.Тепловой баланс – простейшая форма энергетического баланса.Если система состоит из К компонентов и удельной энтальпии каждогокомпонента hi∑=1 ℎ = = - закон сохранения энергии (теплоты) в закрытойсистеме.3) Особенности процессов дросселирования газов, паров и жидкостей.Рисунок 82.
Иллюстрация дросселирования в парожидкостнойобласти.В результате дросселирования жидкости или пара мы можем попастьв парожидкостную область, как это показано на рисунке 82.После дросселирования пара доля пара больше доли образованнойжидкости, и, наоборот, после дросселирования жидкости доляжидкости больше доли образовавшегося пара. Но интегральныйэффект дросселирования в обоих случаях остаётся одинаков, т.к.
впарожидкостной области температура – есть функция толькодавления.Определение дифференциального эффекта дросселированиядля идеального и реального газа.( (ℎ =) − ) Идеальный газ:pv=RT=( ) = ( ) ==ℎ =(∙−)=0Реальный газ:pv = zRT = (, )(коэффициент сжимаемости) >≤ 1( zRTR ) =() = ( ( ) + ) = + ( ) ( (ℎ = ) − ) ( +∙ ( ) − )∙( ) ( ) ===ℎ <≥ 0Знак коэффициента ℎ определяется прежде всего значениемпроизводной коэффициента сжимаемости по температуре припостоянном давлении, т.е. определяется реальными свойствамигаза.Зависимость изотермического коэффициента сжимаемости отдавления имеет следующий вид.Рисунок 83. Зависимостькоэффициента сжимаемости отдавления.В области температур вышетемпературы инверсии даннаязависимость не имеет экстремума.,т.е.
производная не обращается вноль. В области низких температур ниже температуры инверсии естьточки, где производная обращается в ноль, то естьдифференциальный дроссель эффект равен нулю. Эти точкипринадлежат кривой инверсии..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
