Дифференциальное уравнение адиабатного дроссель-эффекта.Температура инверсии. Кривая инверсии.

Теперь. Как меняется Т в процессе адиабатного дросселирования.

Т.е. надо найти

Как находится мы рассматривали в прошлом семестре.(стр. 207 Кириллин)

a - коэффициент ад. Д (дифференциальный дроссель-эффект, коэфф. Джоуля-Томсона)

Явление изменения Т газа или жидкости при Д называют эффектом Джоуля-Томсона

Его можно измерить (измеряя dT и dp). Потом он может помочь построить h-T диаграмму и определить теплоемкость, калорические ф-и, удельный обьем и т.д. Величину изменения Т при дросселировании называют интегральным дроссель-эффектом. Он равен:

D Т=Т2 – Т1 -Интегральный дроссель эффект.

Величины:

- водяной пар - D Т - 270 С (при снижении р с 300 (и Т - 450 С) до р - 1 атм)

Определять D Т удобно по h,T - диаграмме:

Учтите, что здесь 1-2 не линия адиабатного дросселированя.В диаграммах состояния могут изображаться только обратимые процессы. Изоэнтальпа 1-2 - это линия обратимого процесса, осуществляемого между теми же состояниями, между которыми осуществлялся необратимый процесс ад.Д.

! Это опять общий подход !

 

Три случая:

1. Если

2. Если

3. Если

Последний случай как раз соответствует модели ИГ. ИГ - дросселирует без изменения Т ! Признак справедливости модели ИГ. Эффект Д.-Т. имеет место только для реальных газов.

Знак a для одного и того же РТ может быть разным в зависимости от состояния (параметров газа или жидкости),

a - м.б. и + и -. А состояния в которых a меняет знак называтся точкой инверсии (обращения).

Совокупность этих состояний образуют кривую инверсии.

Рис.

в координатах р,Т и p ,t - колоколообразный вид

- для азота

обобщенная - в приведенных координатах

Точка максимума кривой инверсии - критическая точка инверсии. Причина изменения Т при дросселирвании – h1=h2

u1 + p1 v1 = u2 + p2 v2

p2 v2 – p1 v1 = u1 – u2 = -du (работа проталкивания совершается за счет u !)

При дросселировании p2 всегда < p1 , а v2 всегда больше v1

Знак разности определяется характером взаимодействия молекул - видом кривой потенциальной энергии взаимодействия. Если в газе преобладают силы притяжения между молекулами, то при расширении (Дроссель эфект) нужно совершить работу против этих сил. Работа совершается за счет u и поэтому Т газа падает.

Если в газе преобладают силы отталкивания между молекулами, то при расширении (Дроссель-эфект) наблюдается противоположная картина и газ нагревается

Рис. потенциальной энергии взаимодействия между двумя молекулами, находящимися на некотором расстоянии друг от друга.

Дросселирование водяного пара по hs - диаграмме.

Расчет Д. водяного пара удобно проводить по hs-диаграмме.

Пересечение изоэнтальпы с изобарой позволяет находить Т и s

Hs диаграмма:

После Д. ВНП в зависмости от конечного давления м.б.:

- останется ВНП (ab)

- станет СНП (bc)

- станет ПП (cd)

Д. - сопровождается потерей располагаемого теплоперепада

Изоэнтальпы для влажного пара сливаются с кривой насыщения

-для двухфазной системы a всегда > 0 и она всегда при дросселировании охлаждается !

Но a S > a h

Дросселирование - один из способов охлаждения! (в холодильниках и в установках сжижения газов). Только надо дросселирование проводить при Т ниже Т инверсии.

Несмотря на то, что Д. является необратимым процессом и сопровождается диссипацией энергии, оно широко используется для регулирования параметров РТ, измерения расходов, получения низких Т в основном из-за простоты конструкции и надежности дроссельных устройств ("дырки").

 

ТЕПЛОВЫЕ УСТАНОВКИ (двигатели) и их циклы. Классификация.

Теплосиловые установки - прямой цикл, работа в цикле производиться РТ и отдается потребителю.

Холодильные установки - обратный цикл, для его осуществления затрачивается работа, подводимая извне.

В ТД циклы двигателей разделяют по свойствам рабочих тел (типу их).

Три основные группы.

Газовые ц. (РТ - в течение всего цикла - газ, в состоянии далеком от насыщения, сравнительно невысокие давления и высокие по сравнению с критической температуры, при качественном анализе используется ТД ИГ, ур-е М.-К.)

-ДВС

-ГТУ

-ВРД

Паровые ц. (РТ - агрегатное состояние в течение цикла меняется, жидкость - ВНП - ПП (в состояниии близком к насыщению), при ананлизе используются таблицы ТД-свойств воды и вод. пара, диаграммы h-s и T-s)

-ПТУ ТЭС

-АЭС

Прямые ц. (прямого преобраз-я тепловой энергии в электр.)

-МГД

-термоэлектрические и термоэлектронные генераторы,

-топливные элементы