С учетом перечисленных условий рассматриваемого процесса дросселирования, уравнение первого начала термодинамики для потока по балансу рабочего тела
примет вид Q Q dH W W
H2 - H1 = 0 или H idem
Это значит, что рассматриваемый процесс дросселирования является процессом изоэнтальпийным:. энтальпия рабочего
тела до дросселя численно равна энтальпии рабочего тела после дросселя. При течении внутри дросселя энтальпия газа или пара меняется.
Если рассматривать в качестве местного сопротивления
сужение канала, в суженном сечении поток ускоряется, кинетическая энергия увеличивается и энтальпия рабочего тела уменьшается (процесс 1 - 2'). После дросселя сечение потока вновь возрастает, поток тормозится, кинетическая энергия уменьшается, а энтальпия увеличивается до прежнего значения (процесс 2' - 2).
Процесс дросселирования является процессом необратимым; он всегда сопровождается ростом энтропии рабочего тела.
Явление изменения температуры газа или жидкости при адиабатном дросселировании называется эффектом Джоуля –
Томсона.
Различают дифференциальный и интегральный дроссель – эффекты. Величина дифференциального дроссель – эффекта
определяется из соотношения
|
D |
|
T |
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
p h |
где |
Dh – коэффициент дросселирования или коэффициент |
||
Джоуля – Томсона, .
Интегральный дроссель-эффект определяется по соотношению
2
T2 T1 Dh dp
1
Коэффициент Джоуля – Томсона определяется из следующего уравнения, выведенного из математических выражений первого начала термодинамики и второго начала
термостатики |
|
v |
|
|
||
|
|
|
|
|||
T |
|
|
v |
|||
|
||||||
Dh |
|
|
T p |
|
. |
|
|
|
cp |
|
|||
|
|
|
|
|
||
Знак дифференциального дроссель–эффекта (коэффициента Джоуля – Томсона) определяется из анализа уравнения. В зависимости от характера изменения температуры T, имеют место три вида дроссель–эффекта (процесс дросселирования всегда происходит с падением давления dp<0):
1.Дроссель–эффект положительный (Dh > 0), в этом случае процесс дросселирования сопровождается снижением температуры рабочего тела (dT<0);
2. Дроссель–эффект отрицательный (Dh < 0), в этом случае процесс дросселирования сопровождается повышением температуры рабочего тела (dT>0);
3. Дроссель–эффект равен нулю (Dh = 0), если в процессе дросселирования температура рабочего тела не изменяется. Нулевой дроссель-эффект наблюдается при дросселировании идеального газа.
Как показывает опыт, для одного и того же вещества в зависимости от значений параметров состояния коэффициент Джоуля – Томсона Dh может иметь положительные, отрицательные значения, а также быть равным нулю.
Состояние газа или жидкости, которому соответствует условие Dh = 0, называется точкой инверсий. Геометрическое место точек инверсии на диаграмме состояния данного вещества называется кривой инверсии.
Кривая инверсии описывается уравнением
. |
|
v |
|
v |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
T p |
T |
||
Для каждого вещества в диаграмме р - v имеется своя кривая инверсии. Закон соответственных состояний позволяет построить обобщенные кривые инверсии для групп термодинамически подобных веществ. Для природных газов инверсионная диаграмма приведена на графике в виде π = f(τ)
