Вопрос 2.

Дросселированием называют уменьшение давление потока вещества из-за гидравлического сопротивления канала. Опыты показывают, что при прохождении потока через открытый вентиль, задвижку, дифрагму и т.д. давление всегда уменьшается.Рассмотрим дросселирование потока газа на примере течения потока по каналу с размещенной в нем диафрагмой.

Пусть сечения канала до и после диафрагмы таковы, что скорости газа до диафрагмы w1 и после w2 одинаковы. При прохождении потока через диафрагму скорость газа возрастает а давление падает. После диафрагмы давление частично восстанавливается, но оно всегда меньше давления до диафрагмы на величину Δр. Если дросселирование происходит адиабатно, то энтальпия газа до диафрагмы равна энтальпии газа после диафрагмы.

Дросселирование является необратимым процессом и энтропия газа при дросселировании возрастает.

Температура газа при дросселировании может оставаться неизменной, увеличивается или же уменьшается. Идеальные газы дросселируются без изменения температуры.

Изменение температуры реальных газов при дросселировании может быть найдено из уравнения

h=(T/p)h=[T(n/T)p -]/cp

Из этого уравнения следует что знак изменения температуры зависит от знака разности в числителе и противоположен ему, так как теплоемкость cpвсегда положительна а давление при дросселировании падает (dp< 0) Из уравнения также следует, что если разность в числителе будет равна нулю, то газ будет дросселироваться без изменения температуры. У реального газа это возможно при определенных давлениях и температурах.

Р2

х

Рисунок 4.

Схема дросселирования потока и изменения давления вдоль канала.

Начальное состояние газа, при котором в результате дросселирования температура газа не изменяется, называется точкой инверсии, а соответствующая этому состоянию температура – температурой инверсии. Величина hв уравнении (1) называется дифференциальным дроссель- эффектом .

Если температура газа или пара больше температуры инверсии, то при дросселировании температура будет возрастать.

Дросселирование широко используется в технике в качестве эффективного способа охлаждения или снижения газов. При измерении расходов также мироко используются дроссельные диафрагмы.

Решение задач

Задача 1

Дано:

t₁= 8 ^oC

₁=35%

t₂=130^oC

t₁

Рис. 1

Рисунок 4

Решение задачи:

Находим точку 1,на пересечении изотермы Т1 и линии относительной влажности₁.Из точки 1 проводим вертикальную линию до пересечения с изотермой Т2 и находим точку 2.Из точки 2 проводим линию под углом 135^o к оси энтальпий и на пересечении этой линии с линией ₃ находим точку 3

По диаграмме находим:

d₁ = 2 г/кг ; d₂ = 41 г/кг

H₁ =15кДж/кг ; H₂ =150 кДж/кг

Определим удельный расход воздуха на сушку

l = /(d₃ – d₂)

где: d₁ – влагосодержание влажного воздуха на выходе из калорифера;

d₃ – влагосодержание воздуха на выходе из сушилки.

l = 1000/(41 -2)=25.6 кг возд./кг влаги

Определим удельный расход теплоты на сушку

q = l (H₂ –H₁)

где:

• H₁ – энтальпия влажного воздуха на входе в калорифер;

• H₂ –энтальпия влажного воздуха на выходе из калорифера;

q = 25.6 (150 - 15)= 3461.5 кДж/кг влаги

Задача 2

Дано:

= 0,4

Ход работы:

, отношения давления среды, в которую вытекает газ и давления газа перед соплом, истечение докритическое.

Скорость на выходе из сопла:

= =

=839,4 , где R= = = 2078,5 – газовая постоянная гелия, k=1,67- показатель адиабаты для одноатомных газов и =273+50=323 К

Массовый расход газа определяется по уравнению неразрывности:

= кг/с

= и

–удельный объем газа на выходе из сопла.

,где - давление среды

т.е. истечение сверхкритическое и в выходном сечении сопла устанавливаются:

и критическая скорость:

м/c

м /кг

кг/с

Задание по разделу «Теплопередача»