Рисунок 68. Работа сжатия равна отведённой теплоте: а) идеальный газ; б) реальный газ
3) Особенности ожижения неона.
Для ожижения неона и водорода используются следующие системы с предварительным охлаждением.
Система Линде – Хэмпсона с предварительным охлаждением жидким азотом. В принципе по температурным характеристикам могут использованы: фтор, кислород, воздух, метан, аргон и азот. Но первые четыре взрывоопасны, аргон дорог, намного дороже жидкого азота.
Система Клода может быть использована, но для повышения эффективности установки целесообразно включать предохлаждение жидким азотом перед дополнительным криогенным модулем детандерного типа.
В системе ожижения неона или водорода может быть использована вспомогательная система с гелиевым рефрижератором.
Гелиевый рефрижератор представляет собой модернизированный цикл Клода. В котором газ не ожижается, но имеет температуру ниже жидкого водорода. Гелий сжимается, предварительно охлаждается в азотной ванне и расширяется в детандере для получения низкой температуры.
БИЛЕТ 30
1)Интегральный эффект дросселирования. Зависимость от температуры. Сравнение с интегральным эффектом изоэнтропного расширения.
Для практических целей используется интегральный дроссель |
|
эффект, показывающий изменение температуры при уменьшении |
|
давления от начального до конечного: |
|
∆ = к |
[К] |
н |
|
Рисунок 78. Интегральный дроссель-эффект
Также, как и дросселирование, изоэнтропическое расширение характеризуется
дифференциальным эффектом понижения температуры,
=
интегральным эффектом
∆ = нк = нк
Рисунок 89. Интегральный эффект детандирования.
Сравнение изменения температуры в процессе дросселирования и изоэнтропного расширения.
Рисунок 90. Сравнение интегральных эффектов h=const и s=const.
|
|
|
|
|
Пример: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
300 |
200 |
200 |
150 |
150 |
100 |
5 |
10 |
5 |
10 |
5 |
10 |
5 |
|
н |
0,1 |
1 |
0,1 |
1 |
0,1 |
1 |
0,1 |
к |
203 |
148 |
122,76 |
96,24 |
72,76 |
46,24 |
22,76 |
|
9 |
16 |
23 |
40 |
50 |
46,24 |
22,76 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Для низких начальных температур процессов расширения ∆ при дросселировании и изоэнтропном расширении одинаков.
Конец обоих расширений приходится в двухфазную область.
Рисунок 91. Детандирование в п+ж область.
Перепад температуры при S=const расширении
уменьшается при понижении температуры начала расширения. Это обуславливается тем, что на TS – диаграмме с повышением температуры изобары идут более круто.
Рисунок 92. Зависимость интегрального эффекта детандирования от начальной
С повышением начального давления перепад ∆ уменьшается. Является следствием того, что изобары в области высоких давлений расположены более густо.
Рисунок 93. Зависимость интегрального эффекта детандирования от начального давления.
Общий вывод: исходя из вышеперечисленной зависимости, детандирование целесообразно проводить при высокой начальной температуре процесса расширения в области невысоких давлений окончания расширения.
Для воздушных турбохолодильных машин реализуется цикл Дубинского в ряде случаев, где давление расширения ниже атмосферного.
2) Закон сохранения энергии для закрытых систем.
Общее выражение такого закона вытекает из первого начала термодинамики:
Внутренняя энергия изолированной= + от внешней среды системы постоянна:
Из общей работы нужно вычесть работу по изменению объема системы.
Остаток принять равным= −полезной работе.
=П + П − + = + П
Можно заменить одной функцией состояние системы – Н – энтальпия системы dH = dU + pdV
Поскольку рассматриваем закрытую изолированную систему, внутренняя энергия будет постоянной, dU=0, при постоянном