Расширение газов с совершением внешней работы

Машины, в которых осуществляется адиабатическое расширение газа с совершением внешней работы, называются детандерами. Рассмотрим несколько подробнее один из возможных случаев — расширение газа над поршнем. [c.106]

Этот метод отличается от метода дросселирования тем, что сжатый газ заставляют расширяться с совершением внешней работы. Холодильная машина схематически изображена на рис. 57. Расширение газа с совершением внешней работы приводит его к более сильному охлаждению, чем при расширении в пустоту. [c.226]

РАСШИРЕНИЕ ГАЗОВ С СОВЕРШЕНИЕМ ВНЕШНЕЙ РАБОТЫ [c.25]

Второй метод, применяемый при сжижении газов, заключается в адиабатном расширении газа с отдачей внешней работы. Наиболее совершенную установку для сжижения воздуха создал академик П. Капица в СССР по циклу низкого давления с использованием турбодетандера. [c.340]

Рассмотрим происходящий в системе процесс, при котором система получает или отдает тепло окружающим ее телам. Намагничивание и размагничивание вещества или расширение и сжатие газа с совершением внешней работы являются примерами таких процессов. [c.42]

В дальнейшем, понизив давление паров над жидким гелием, удалось понизить температуру еще на три с лишним градуса. Для целей получения низких температур в этих случаях использовалось понижение температуры ниже Тк, и сжатие газов, испарение жидкостей (каскадный метод), дросселирование и расширение сжатого газа с совершением внешней работы. [c.237]

Кроме дросселирования для получения низких температур применяют также адиабатическое расширение газа с отдачей полезной внешней работы. Наиболее совершенная схема осуществления этого процесса предложена Капицей. [c.177]

Кроме дросселирования, для получения низких температур применяют также адиабатическое расширение газа с отдачей полезной внешней работы. Наиболее совершенная схема осущ,ествления этого процесса предложена акад. П. Л. Капицей. Представляет интерес сравнить эффективность обоих методов. [c.171]

При исследовании необратимых процессов было показано, чтс вследствие потерь внешняя работа будет всегда меньше, чем внешняя работа полученная при обратимом процессе. С этой точки зрения работа необратимого цикла также будет меньше работы обратимого цикла, так как работа расширения газа пойдет не только на совершение внешней работы, но и частично будет затрачена на преодоление потерь, связанных с необратимостью. На работу сжатия также придется затратить больше работы, так как часть этой работы также пойдет на преодоление потерь. [c.148]

Кривые процессов второй группы располагаются между изотермой и адиабатой (фиг. 6. 9 и 6. 10), Расширение газа осуществляется с подводом теплоты извне и выделением ее вследствие уменьшения внутренней энергии газа эта суммарная теплота идет на совершение внешней работы. Сжатие же газа в обратимом политропном процессе осуществляется с отводом теплоты и увеличением внутренней [c.108]

Кривые процессов третьей группы располагаются между адиабатой и изохорой (фиг. 6. 9 и 6. 10). Расширение газа осуществляется с выделением теплоты в следствие уменьшения внутренней энергии газа часть этой теплоты идет на совершение внешней работы и остальная часть отводится в холодильник. Сжатие же газа осуществляется с подводом теплоты и увеличением внутренней энергии газа при этом затрачивается извне работа на сжатие газа. [c.109]

Более поздние и точные опыты Джоуля совместно с Томсоном показали, что реальные газы при расширении, без совершения внешней работы, не следуют закону Джоуля, что температура их при этом расширении изменяется в одних случаях она уменьшается, в дру- [c.548]

При изоэнтропическом расширении идеального газа с начальной температурой от давления до давления р при совершении внешней работы температура газа снижается на величину [c.103]

Процессы расширения в вакуум и смешения газов происходят без совершения внешней работы. На практике приходится, главным образом, иметь дело с процессами, в которых работа совершается. [c.93]

При эластичной или подвижной оболочке, допускающей сжатие и расширение газа в сосуде, в результате теплообмена и совершения механической работы dl = pdv) происходит установление еще и механического равновесия с окружающей средой. Результирующее давление в системе становится равным внешнему давлению. [c.157]

Воспроизвести изобарный процесс можно в вертикальном сосуде, в котором под поршнем заключен газ постоянство давления газа обеспечивается находящимся на поршне грузом, который в процессе изменения состояния газа остается неизменным (рис. 5-6). Газ изменяет свое состояние под влиянием тепла, сообщаемого ему из окружающей среды или отвода тепла от него в окружающую среду. При подводе к газу тепла повышается его температура и газ, расширяясь, поднимает поршень с покоящимся на нем грузом при отводе тепла объем газа уменьшается, и поршень под действием стоящего на нем груза опускается. Подводимое к газу тепло при изобарном процессе расходуется на изменение (увеличение) внутренней энергии газа и на совершение им внешней работы. Сообразно изложенному, подводу тепла и расширению газа на рис. 5-6 соответствует направление процесса от точки / к точке 2, отводу тепла соответствует направление процесса от точки I к точке 3. [c.48]

Таким образом, обратимость требует не только устранения трения и расширения без выполнения внешней работы, но также и того, чтобы процесс протекал бесконечно медленно. Совершенно -очевидно, что подобные условия практически неосуществимы, а следовательно, неосуществимы и обратимые процессы. С другой стороны, необратимые процессы, рассмотренные выше, в которых присутствуют трение, теплопередача при конечной разности температур, конечные скорости поршня и расширение без выполнения внешней работы, встречаются повсеместно. Например, невозможно перемещать поршень в цилиндре или одну часть газообразной системы относительно другой без трения. За счет смазки всегда можно уменьшить трение поршня в цилиндре, уменьшение относительных скоростей позволяет уменьшить внутреннее трение в жидкости (газа). Обычно трение можно сделать как угодно малым, но его нельзя устранить полностью ни для одного конечного перемещения, происходящего в конечное время. [c.43]

Следует подчеркнуть, что работа расширения против сил внешнего давления производится только тогда, когда изменяется объем тела V и производится перемещение внешних тел. Если же V сохраняется постоянным, то какие бы изменения ни претерпевали любые другие параметры, характеризующие состояние тела (температура, внутренняя энергия, потенциальная энергия тела в поле тяготения и т. д.), работа расширения будет равна нулю. С другой стороны, работа, производимая газом при расширении его в пустоту, равна нулю, несмотря на то, что V меняется. Это видно из (1-18), так как = 0. Таким образом, с точки зрения возможности совершения телом (системой) работы против силы р<. параметр V является связанным с этой силой (как иногда говорят, сопряженным с этой силой). [c.8]

Любой способ передачи энергии, связанный с изменением внешних параметров системы, называется работой. Например, расширение газа происходит при изменении объема. При этом на преодоление сопротивления внешних тел расходуется часть энергии системы. В данном случае понятие работы совпадает с аналогичным механическим понятием Или при изменении напряженности электрического поля изменяется поляризация веш,ества. О передаче энергии свидетельствует охлаждение или нагревание диэлектрика. Количество энергии, переданной при совершении работы, также называется работой. [c.63]

На рис. 6 сплошными линиями показаны связи рабочего тела с внешней средой при протекании процесса в направлении сплошной стрелки, т. е. при расширении. Это процесс с подводом теплоты д от источника теплоты к газу (сплошная стрелка от И. Т. к процессу) и с совершением работы I газом, передаваемой в окружающую среду аккумулятору [c.27]

Способы достижения низких темп-р, применяемые в пром-сти, основаны на следующих физических принципах 1) расширение сжатого газа с совершением внешней работы (изэнт-ропич. расширение), 2) расширение сжатого газа бев совершения внешней работы (изэнталь-пич. расширение), 3) испарение жидкости, имеющей низкую темп-ру кипения. В технике получения А. разделением воздуха применяются первый и второй принципы (порознь или в комбинации) для ожижения воздуха, а третий принцип — для предварительного охлаждения воздуха. Предварите.иьное охлаждение является средством экономии энергии для процесса разделения вовдуха. Помимо создания предварительного охлаждения ва счет дополнительного источника холода, как нанр. испарение аммиака, широко применяется теплообмен воздуха и продуктов его разделения. Расширение газов с совершением внешней работы в т. н. детандере (см.) теоретически дает вначительно больший холодильный эффект, чем расширение гааа без совершения, внешней работы. Так, при начальной темп-ре 300° К, начальном давлении 40 at, конечном давлении 1 а конечная темп-ра будет в первом случае 193° К, а во втором 292° К. Таким образом согласно термодинамич. подсчетам первый способ получения холода имеет решающее преимущество перед вторым. Однако подсчеты расхода энергии на единицу холода [c.200]

Важное значение для низкотемпературных машин и установок имеют и другие процессы, и в первую очередь сопровождающиеся в адиабатных условиях эффектом понижения температуры. Некоторые из них являются одновременно и холодопроизводящими процессами, например, расширение газов и паров с совершением внешней работы — детан-дирование. Процесс дросселирования хотя и не является холодопроизводящим, но обеспечивает необходимое изменение температуры рабочего тела в циклах. Процессы испарения (плавления, сублимации), адсорбции, растворения обеспечивают возможность передачи теплоты в цикл от охлаждаемого тела при определенной его температуре. В низкотемпературных установках широко используются также процессы рекуперации холода (теплоты) в рекуперативных и регенеративных теплообменных аппаратах, где происходит теплообмен между потоками рабочего тела и, таким образом, обеспечивается достижение заданной низкой температуры. Важное значение эффективность процессов рекуперации холода имеет для криогенных циклов и установок, работающих на уровне температур ниже 40 К и особенно ниже 5 К. [c.312]

Последний пример является особенно поучительным. Как отмечено в 3-3, одна из наиболее общих формулировок второго закона термодинамики такова самопроизвольные процессы необратимы. Из этой формулировки следует, что протекающие сами по себе процессы, к числу которых можно отнести диффузию газов, переход тепла от тела более нагретого к телу менее нагретому при конечной разности температур, расширение газа без производства внешней работы и т. д., являются процессами необратимыми. Действительно, хорошо известно, что процесс разделения газовой смеси (процесс, обратный диффузии) никогда не протекает сам по себе , т. е. никогда не протекает без дополнительных, компенсирующих процессов совершенно невероятным представляется, например, случай, в результате которого заключенный в каком-либо сосуде воздух вдруг самопроизвольно разделится на азот и кислород. Столь же невероятным представляются и случаи самопроизвольного перехода тепла от тела менее нагретого к телу более нагретому или самопроизвольного с катия газа. [c.93]

Развитие исследований физических свойств газов привело в 1845 г. Джоуля к открытию закона о независимости внутренней энергии идеального газа от объема, названного его именем. В опытах Джоуля при расширении воздуха без совершения внешней работы i e было обнаружено изменения темиературы последнего. Более поздние опыты, проведенные Джоулем совместно с Томсоном, привели к установлению (1853) так называемого эффекта Джоуля—Томсона, показавшего, что в процессе расширения реального газа без совершения внешней работы его те.мпература изменяется и в отдельных случаях может не только уменьшаться, но и увеличиваться. Установление эффекта Джоуля—То.мсона имело большое значение для изучения физических свойств реальных газов, которое является одной из важнейших задач термодинамики. Созданная в дальнейшем теория этого эффекта позволила объяснить некоторые особенности реальных газов. Эта теория широко применяется при изучении процесса сжижения газов, а также используется при составлении некоторых уравнений состояния реальных газов. [c.26]

Календаром экспериментально исследовался охлаждающий эффект при расширении реального газа без совершения внешней работы. Эти экспериментальные данные положены им в основу составления уравнения состояния. Смит и Кейс (США) исследовали зависимость р, V и Т для давлений до 360 ат и температур до 460° С. На основании полученных экспериментальных данных были созданы многочисленные таблицы водяного пара, имевшие применение и в Советском Союзе. В 1906 г. были изданы таблицы Молье. За основу составления таблиц принималось уравнение состояния, предложенное Календаром (при переиздании таблиц использовалось уравнение состояния Молье). Физические величины вычислялись по уравнению состояния термодинамическим методом и путем экстраполяции доводи- [c.491]

Из других наиболее важных работ Томсона в области термодинамики следует назвать Исследование охлаждения газа при расширении без совершения внешней работы . Это исследование было произведено Томсоно.м совместно с Джоулем в 1852 г. Как известно, исследованное ими явление, получившее название эффекта Джоуля— Томсона, имело большое теоретическое и практическое значение. [c.558]

Следовательно, газ при этом не совершает механической работы, связанной с его расширением и преодолением сопротивления внешних сил. При изобарном процессе (р = = соп51) нагревание неизбежно приводит к расширению газа, увеличению его объема, связанному с совершением механической работы против внешних сил. Поэтому очевидно, что для нагревания одного и того же количества газа до одной и той же температуры в одинаковых условиях при изобарном процессе надо затратить больше теплоты, чем при изохорном. Следовательно, изобарная теплоемкость газа выше изохорной теплоемкости. [c.43]

Рассмотрим, в чем же конкретно выражается положительная работа в схеме Б. К. Млодзеевского при совершении обратимого цикла Карно рабочим телом. При расширении газа в цилиндре по изотерме 1—2 (рис. 9) поршень цилиндра и столик с песком поднимается, давление в системе изменяется относительно медленно, и со столика на нижние полки сбрасывается небольшое количество песка. Когда система расширяется от состояния 2 до состояния 3 по адиабате (столик с песком опять поднимается), давление падает быстро, и на верхние полки со столика приходится сбрасывать большое количество песка. При сжатии газа из состояния 3 в состояние 4 (столик из самого верхнего положения опускается) давление газа возрастает медленно. Сжатие газа совершается за счет сбрасывания песка с верхних полок на столик. Если давление при сжатии из состояния 3 в состояние 4 изменяется медленно, то песка с верхних полок на столик сбрасывается немного. Вдоль адиабаты 4—1 (столик опускается вниз) давление возрастает быстро, и с нижних полок требуется сбрасывать много песка на столик, чтобы совершалась внешняя работа сжатия газа. В результате получилось, что песок с нижних полок был поднят на верхние полки. В этом заключается работа цикла. [c.58]

Предыдущие главы курса были посвящены в основном исследованию незамкнутых процессов, т. е. процессов расширения и сжатия. Основой для исследования уравнений процессов и их особенностей служили уравнение первого закона термодинамики и уравнение состояния газа. При этом не рассматривались вопросы, связанные с возвращением рабочего тела после процесса расширения в первоначальное состояние. Между тем совершенно очевидно, что нельзя осуществить тепловую машину, в которой происходило бы лишь одно непрерывное расширение газа. Для этого необходимо было бы иметь, например, для поршневых двигателей бесконечно длинный цилиндр, в котором под действием подводимого тепла газ мог бы расширяться и совершать полезную работу. Работа всех тепловых машин основана на том принципе, что рабйчее тело, закончив процесс расширения (рабочий ход) и совершив при этом внешнюю работу, должно возвратиться в свое первоначальное состояние, чтобы снова повторить процесс расширения. При возвращении рабочего тела в первоначальное состояние (процесс сжатия) необходимо затратить внешнюю работу на осуществление этого процесса. Поскольку работа является функцией процесса, т. е. при одних и тех же начальных и конечных состояниях рабочего тела работа будет иметь различную величину в зависимости от процесса, протекающего с газом, то всегда можно выбрать процесс возвращения газа в первоначальное состояние таким, чтобы работа, затраченная внешней системой на осуществление этого процесса, была меньше, чем работа газа в процессе расширения. Разность между работой, отданной внешней системе газом при его расширении, и работой, затраченной внешней системой на сжатие газа, может быть использована внешним потребителем. [c.140]

В действительном цикле теплота подводится не извне и не мгновенно (как принято считать при рассмотрении теоретических циклов), а в результате сгорания топлива в цилиндре, что требует некоторого времени. При этом происходят физические и химические изменения рабочего тела, меняется его количество вследствие наличия процессов впуска и выпуска. После совершения действител ь-ного цикла рабочее тело (газы) удаляется в атмосферу, а в цилиндр поступает свежий заряд. Процессы сжатия и расширения протекают при непрерывном теплообмене с внешней средой, т. е. их нельзя считать адиабатными. Температура газов в цилиндре двигателя все время изменяется, вследствие чего теплоемкость рабочего тела не остается постоянной. Отсюда видно, что действительный цикл работы поршневого двигателя происходит с большими потерями теплоты. Вследствие этого КПД действительного цикла всегда меньше КПД теоретического цикла. [c.140]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...