ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Дросселирование газов и паров. Сжижение газов из "Техническая термодинамика и тепловые двигатели " Если на пути движения газа или пара имеется резкое местное сужение, например прикрытый вентиль, задвижка, клапан и др., то, как показывает опыт, давление за сужением всегда меньше давления перед ним. Понижение давления рабочего тела при прохождении через сужения называется дросселированием или м я т и е м. Эффект дросселирования, т. е. разность давлений до и после сужения, при прочих равных условиях тем больше, чем меньше относительная площадь сужения. [c.96] Важно выяснить волрос об изменении температуры рабочего тела в процессе дросселирования. [c.97] При дросселировании реальных газов и паров их температура может увеличиваться, оставаться неизменной и уменьшаться. Характер и величииа из.меиения температуры в конечном счете определяются действием меж-молекулярных сил. [c.97] Таким образом, мы приходим к следующему заключению если температура данного газа или пара до дросселирования меньше его температуры инверсии при заданном начальном давлении, то в результате дросселирования температура газа или пара уменьшается если температура рабочего тела до дросселирования равна его температуре инверсии при заданном начальном давлении, то в результате дросселирования температура остается без изменения если температура рабочего тела до дросселирования больше его температуры инверсии при заданном начальном давлении, то в результате дросселирования температура увеличивается. [c.98] например, температура инверсии водорода при давлении 113 кгс/см равна приблизительно —80° С. Поэтому водород, обладая начальной температурой —80° С, дросселируясь, не изменяет температуры при начальной температуре ниже —80° С (например, —120° С) — понижает температуру, а при температуре выше —80° С (например, +15° С)—повышает ее. [c.98] Температура водяного пара при дросселировании всегда уменьшается, так как пар в любом состоянии имеет температуру ниже инверсной, которая равна приблизительно 4000° С. [c.98] Дросселирование сопровождается уменьшением располагаемого перепада энтальпий и поэтому используется как один из способов регулирования мощности паровых турбин (дроссельное регулирование). Уменьшение располагаемого перепада энтальпий при дросселировании водяного пара видно в 15-диаграмые (рис. 1.45). Между давлением рд свежего пара и давлением расширившегося пара располагаемый перепад энтальпий изобразится отрезком 02. После дросселирования свежего пара до давления р (линия О—/) располагаемый перепад энтальпий изобразится отрезком 12. Разность перепадов, изображаемых отрезками 02 и 12, представляет собой уменьшение располагаемого перепада вследствие дросселирования. [c.99] Дросселирование используется часто для сжижения газов. В машине Линде, построенной на этом принципе, сжижение происходит следующим образом. Газ, сжатый компрессором, проходит через дроссельный вентиль. s Дросселируясь в нем, газ понижает давление Уменьшение располагае-и температуру и движется вновь на всасы- перепада энтальпий при дрос-вание в компрессор, охлаждая по пути пор- селировании пара цию газа, идущего от компрессора к вентилю. [c.99] Охлажденный предварительно таким способом газ проходит дроссельный вентиль, где еще более понижает температуру, и если она становится ниже критической, то при соответствующем давлении в конце дросселирования часть газа превращается в жидкость. Несжиженный газ вместе с новой порцией сжимаемого газа поступает в компрессор, и так при непрерывной работе машины происходит непрерывное сжижение газа. Жидкий газ собирается в теплоизолированный сосуд (сосуд Дьюара). [c.99] Для сжижения указанным способом газов, имеющих низкие температуры инверсии, необходимо охладить их предварительно до температур ниже инверсных, а затем уже использовать метод дросселирования. Так, например, пропуская водород внутри трубок, погруженных в испаряющийся жидкий воздух, понижают температуру водорода ниже температуры инверсии. Таким же образом гелий охлаждают кипящим водородом. [c.99] Сжижение газов производится и методом расширения сжатого газа в двигателе. Расширяясь и производя работу, газ понижает температуру. Если расширение газа недостаточное и поэтому не происходит его сжижения, то газ после двигателя поступает в компрессор и, сжатый, вновь расширяется в двигателе, понижая температуру. Весьма эффективное сжижение газа по этому принципу осуществлено акад. П. Л. Капицей в установке с расширением газа в турбине (турбодетандере). [c.99] Давление среды меньше критического давления. Следовательно, в выходном сечении сопла установится критическое давление, и расширение пара в сопле будет происходить от давления р до давления р . [c.100] Пример 3. Пар, имея начальное давление 35 бар и температуру 435° С, вытекает через расширяющееся сопло в среду с давлением 1,2 бар. Определить скорость истечения, секундный расход пара и площадь выходного сечения сопла, если площадь его минимального сечения равна 90 мм . [c.100] 0 кгс/с. Определить скорость истечения и площадь выходного сечения сопла. [c.100] Пример 5. Воздух с давлением Ро 3,0 МПа и температурой о — 150° С вытекает через суживающееся сопло в среду, где давление р — 0,1 МПа. Определить скорость истечения и секундный расход воздуха, если площадь выходного сечения сопла равна 100 мм . [c.101] Так как р рк, выходно . сечении сопла устанавливается давление рц. Следовательно, скорость истечения является критической, а се. ундный расход — максимальным. [c.101] Пример 6. Определить по данным предыдущего примера скорость истечения при условии, что истечение происходит через расширяющееся сопло. [c.101] Таким же образом следовало бы решить задачу, если бы истечение воздуха (газа) происходило через суживающееся сопло в среду, где давление выше критического давления. [c.101] Пример 7. Пар, имея давление 15 кгс/см - и температуру 230 С, дросселируется до давления 11 кгс/см . Определить состояние пара в конце дросселирования. [c.101] Проведя в -диаграмме отточки О, характеризуемой начальными параметрами пара, горизонтальную линию до пересечения с изобарой 11 кгс/см получим точку 1, характеризующую состояние пара в конце дросселирования (рис. 1.48). В этом состоянии, как видно из диаграммы, пар перегрет и его температура = 221° С, удельный объем 0,2 м- /кг. [c.101] Вернуться к основной статье