krio_bilety_poryadok (1171276), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Если газ – идеальный, и изоэнтальпы совпадают сизотермами.2. 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 газ4) Дифференциальный эффект дросселирования. Зависимость оттемпературы и давления.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.БИЛЕТ 111) Компенсация возрастания энтропии.
Теорема Гюи-Стодолы(Энтропия неизолированной системы может быть уменьшена за счеткомпенсирующего увеличения энтропии в других системах ,взаимодействующих с данной)Теорема Гюи-Стодолы.′потери ~ ∑ ∆ = ∆ (производство энтропии)Потери пропорциональны производству энтропии. Дополнительная работавыделяется в окружающую среду в форме теплоты, поэтому имеется связьмежду производством энтропии и дополнительной работой.Теорема Гюи-Стодолы:пот.
= 0∆ ′Абсолютное производство энтропии прозрачно показывает затраты энергии(электроэнергии) для компенсации необратимых процессов внизкотемпературной системе. = + 0∆ ′ = + 0∆ ′∆ ′ = ∙ ∆ ′Анализ производства энтропии в отдельных частях низкотемпературнойустановки позволяет выделить наиболее энергозатратный элемент даннойсистемы, чтобы затем попытаться уменьшить необратимость в данномэлементе.2) Интегральный эффект дросселирования. Зависимость оттемпературы и давленияДля практических целей используется интегральный дроссель эффект,показывающий изменение температуры при уменьшении давления отначального до конечного:к∆ℎ = ∫ ℎ н[К]Рисунок 78. Интегральный дроссель-эффектРисунок 79.
Зависимость интегрального дроссель-эффекта оттемпературы при фиксированном начальном и конечном давлениях.Пример:2 ; н = 10 МПа; к = 0,1 МПа;1) н , К∆ℎ , К1000700590500300200160140120-6,3-2,203184482,7662,7642,76С понижением температуры интегральный эффект дросселированияувеличивается, а затем начинает уменьшаться.Увеличение связано с переходом дросселирования от температуры стемпературы выше верхней температуры инверсии до температуры нижеверхней температуры инверсии.Уменьшение связано с попаданием конца дросселирования в парожидкостную область.В газовой области с понижением температуры интегральный эффектдросселирования увеличивается.Рисунок 80.
Зависимость интегрального дроссель эффекта от начальногои конечного давления.Рисунок 81. Зависимость интегрального дроссель эффекта от начальногои конечного давления.При увеличении перепада давлений интегральный эффект дросселированиясначала увеличивается, а потом уменьшается. Это явление – следствие того,что в области ниже верхнего давления инверсии дифференциальныйдроссель эффект положителен, а при давлениях выше верхнего давленияинверсии дифференциальный дроссель эффект отрицателен.3) Способы вычисления приращения энтропии в результатенедорекуперации двухпоточного теплоообменникаПример определения энтропии в противоточном теплообменнике.В данном случае существуют необратимые процессы, являющиесяисточником производства энтропии:1) Неидеальность теплообмена (недорекуперация на концахтеплообменника)2) Гидравлические потери из-за движения потока по каналутеплообменника3) Теплоприток из окружающей среды4) Тепловые потери из-за переноса теплоты с тёплого концатеплообменника к холодному за счёт теплопроводноститеплопередающей стенки5) Неравновесность из-за утечек, перетечек потоков между собой (извне ивнутри теплообменника за счёт неплотностей)Для простоты вычислений считают водяные эквиваленты прямого иобратного потоков одинаковыми.
Теплопритоком из окружающей средыпренебрегаем. Недорекуперация на тёплом и холодном концахтеплообменника будет одинакова. Всеми остальными потерямипренебрегаем, поэтому процессы нагрева обратного потока и охлажденияпрямого потока будут происходить без изменения давления, т.е.изобарически.Рисунок 21. Производство энтропии при изобарном теплообмене.∆ = 3 − 1 < 0∆Б = 4 − 2 < 0∆ ′ = ∙ ∆ + Б ∙ ∆Б [ = кВт]КК∆ = К − Н = ∫Н = => = , = ∆ = ∫К Н= ln(К)Н32 + ∆∆ = С ln ( ) = С ln ()1141 − ∆∆Б = СБ ln ( ) = С ln ()222 + ∆1 − ∆) + Б ∙ С ln ()122 + ∆1 − ∆= ∙ (ln () + ln ())12∆ ′ = ∙ С ln (∆ ′ = ∙ (ln (= (ln (1 +2 + ∆1 − ∆2 + ∆1 − ∆)∙()) = (ln () + ln ()) =1221∆∆) + ln (1 − ))21∆≪12∆≪11∆ ′ = (∆ ∆11− ) = ∆ ( − ) > 02 12 1БИЛЕТ 121) Степень термодинамического совершенства низкотемпературныхустановок и её определение.
=или Г =к°к – определяется Tконденсации и T испаренияхк == −ххсж° [=нк −н–холодильный коэф цикла Карно– холодильный коэффициенткДжкг жидк.] – работа, затрачиваемая на получение кг жидкости − минимальная работа ожижения газаРеальные циклы имеют некоторую затрачиваемую работу, и присравнении этих циклов друг с другом для одинаково поставленнойзадачи их сопоставляют с идеальным циклом, работа которогоминимальна.Для этого используют понятия степени термодинамическогосовершенства цикла: =действЧем выше степень термодинамического совершенства, тем болееэнергоэффективен цикл.2) Определение характеристик цикла простого дросселирования.Ожижительный режим.Данный цикл предназначен для ожижения криогенных газов, кроме Ne,H2, He.
Обычно используется для установок малойпроизводительности поскольку наименее эффективен по сравнению сдругими циклами. Аналогичные рассуждения и для рефрижераторногорежима.Рисунок 129. Криогенный ожижительный цикл.После дросселирования (3) парожидкостная смесь попадает всепаратор жидкости и газа. Пар идёт в теплообменник, а жидкость вотносительном количестве [кг жидк.кг ож.газа] подаётся потребителю.Характеристиками цикла являются:1) ;2) ° [кДжкг жидк.] – работа, затрачиваемая на получение кг жидкости;3) степень термодинамического совершенстваГ =°Запишем уравнение энергетического баланса дляжидкотемпературной части.ℎ1 + о.с.
= ℎ∗ + (1 − )ℎ5 (ℎ5 − ℎ∗ ) = (ℎ5 − ℎ1 ) − о.с.ℎ5 − ℎ1 = ∆ℎ 1 − 5∆н (ℎ5 − ℎ∗ ) = ∆ℎ 1 − 5∆н − о.с.=∆ℎ 1 − (о.с. + 5∆н )ℎ5 − ℎ∗В числителе величина, равная полезной холодопроизводительностианалогичного рефрижераторного цикла. В знаменателе стоит теплота,необходимая для охлаждения и последующей конденсации рабочеговещества в цикле.Рисунок 130. Работа ожижения.Затрачиваемая работа цикла равноработе сжатия в компрессоре.
= сж° =Т =1 ln ( н )вс=изкДж[]; кг жидк.°Рисунок 131. Минимальная работаожижения. = 1(1 − ∗) − (ℎ1′ − ℎ∗)3) Сравнение процессов выхлопа и изоэнтропного расширенияСравнение температуры в процессе выхлопа и изоэнтропномрасширении.Рисунок 100. Интегральный эффект выхлопа.∆вых = н − к вых =∆ = н − к−1кн (1 − )?к= н − ( )н−1н = 300°Кк = 0,1 Мпа1) = 1,68 (одноатомный газ)0,30,40,5н , МПа 0,291,1 97,1∆вых, К 60,7 8173,39 108128,8 144∆ , К∆вых⁄∆ 0,827 0,752 0,707 0,6762) = 1,41 (двухатомный газ)н , МПа∆вых, К∆ , К∆вых⁄∆0,243,654,80,7960,358,282,10,7090,465,499,50,6570,569,8112,10,6221,0109,31820,60110120,22540,4741,078,5146,40,5361086,4221,40,39С повышением степени расширения выхлоп становится менееэффективным по сравнению с изоэнтропным расширением.
Поэтомувыхлоп в качестве рабочего процесса целесообразно применять прималой степени расширения.При использовании процесса выхлопа целесообразней использоватьодноатомный газ (инертные газы, He ?, с помощью которого можнодостичь наинизших температур 20-30°К)БИЛЕТ 131)2)3)БИЛЕТ 141) Производство энтропии в двухпоточном теплообменникевследствие теплопритока из окружающей среды.
(1 − 3) + .. = Б Б (4 − 2)«Холод» обратного потока затрачивается на охлаждение прямогопотока и компенсацию теплопритока из окружающей среды.Поэтому, если все остальные процессы идеальны и обратимы, топрямой поток недоохладится на некоторую величину, а обратныйпоток на выходе из теплообменника будет иметь ту жетемпературу, что и прямой поток на входе.Рисунок 23. Производство энтропии при теплопритоках.∆ ′ = ∆′ = (3 − 3И )Процесс 3И-3 изобарный p=const:к∆ = ∫ 〈 〉нк= 〈 〉ln( )н3∆ ′ = 〈 〉ln( )3иT3 определим из теплового баланса теплообменника: 〈 〉(1 − 3) + = Б 〈Б 〉(4 − 2 ) ; 〈 〉 = Б 〈Б 〉 = 4 = 13 = 2 +′3и = 22 +∆ = ln (2)≈22) Расширение газа в вихревых трубах, особенности рабочегопроцесса. Оценка эффективности.(Эффект Ранка – Хилша)µ<0,5 (обычно)Рисунок 102.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
