3)Изотермическое сжатие в компрессоре для различных газов. Соотношение между подведённой работой и отведённой теплотой.

Рисунок 35. Изотермическое сжатие в компрессоре.

В результате изотермического сжатия получаем газ имеющий энтропию меньше чем в начальном состоянии, что позволяет при дальнейшем

изоэнтропном расширении (в идеальном детандере) получить понижение

температуры.

Первоначально с понижением давления имеем резкое увеличение перепада температур изоэнтропного расширения.

При дальнейшем увеличении давления конец расширения попадает в двухфазную область, и перепад температур становится постоянным.

Только при очень больших давлениях (сотни МПа) происходит понижение

температуры ниже температуры кипения, а конечное состояние находится в жидкостной области, т.е. процесс становится практически неосуществимым.

Кривая инверсии делит газовую область на две части:

-выше линии инверсии изоэнтальпа имеет положительный угол наклона с осью

энтропий

-ниже линии – отрицательный

-на самой линии угол равен нулю

В области малых давлений <0,1 атм газ ведёт себя как идеальный, и изоэнтальпа

совпадает с изотермой.

Поэтому при рассмотрении изотермического сжатия газа в компрессоре и определении соотношения между L и Q необходимо учитывать, где относительно

линии инверсии проходит процесс изотермического сжатия.

1) Сжатие ниже линии инверсии.

Рисунок 65. Сжатие ниже кривой инверсии.

hсж1>h=2 0( 1 − (2) − ( 1) − 2)сж < сж = 0 1 − 2

2) Сжатие выше линии инверсии.

Рисунок 66. Сжатие выше кривой инверсии.

hсж1<h=2 0( 1 − (2) − ( 1) − 2)сж > сж = 0 1 − 2

Графическое отображение и сравнение работ при сжатии выше и ниже кривой инверсии.

Рисунок 67. Графическое отображение работ сжатия: а) ниже кривой инверсии; б) выше кривой инверсии= = .−

Рассмотрим случай когда сж сж 1 2 Это возможно в двух случаях:

1.Если газ – идеальный, и изоэнтальпы совпадают с изотермами.

2.Если сжатие началось под кривой инверсии, а закончилось выше кривой

инверсии, попав на ту же изоэнтальпу.

Рисунок 68. Работа сжатия равна отведённой теплоте: а) идеальный газ; б) реальный газ.

БИЛЕТ 5

1)Примеры составления энергетического баланса для различных систем и элементов низкотемпературных установок

Криогенный цикл простого дросселирования. Рефрижераторный режим.

Рисунок 125. Криогенный дроссельный цикл.

Уравнение1 − о.с. + хтеплового= 5 х = баланса( 5 − 1) низкотемпературной− о.с. = 5 − 1′ + 1′ − 1части= ( 1′ −установки1) − ( 1′ −. 5)

тёплом конце= ∆теплообменника− ∆ +

1) 1 5 н о.с.

∆– полная холодопроизводительность

1 – теоретическая холодопроизводительность

5∆н + о.с. – потери

2 Пример (в примере косяк: на рисунках нужно поменять местами точки 4 и 2. В

билете достаточно расписать задачу с некоторыми пояснениями из самой лекции до неё)

Уравнение материального баланса для двухпоточного противоточного теплообменника.

Рисунок 16. Схема противоточного теплообменного аппарата.

Система+ ∙открытая+ ∙, стационарный= ∙ + ∙режим. Энергетический баланс:

1 2 3 4

Т.к. мы рассматриваем низкотемпературный теплообмен, то необходимо учитывать теплопритоки из окружающей среды.

Скомпануем+ ∙ ( −потоки) =: ∙ ( − )

1 3 4 2

∙ ( 1 − 3) − теплота, которая отводится от прямого потока∙ ( 4 − 2) − теплота подводимая к обратномупотоку

«Холод» обратного потока затрачивается на охлаждение прямого потока и компенсацию теплопритока из окружающей среды.

Рассмотрим случай, когда оба потока не претерпевают фазовых

преобразований, т.е. разность энтальпий пропорциональна разности

∆температур= ∙∆.−усреднённая изобарная теплоёмкость

+ ∙ ∙ ( 1 − 3) = ∙ ∙ ( 4 − 2)

Водяным эквивалентом (W) называется величина произведения массового

расхода+ на∙ ( среднюю− ) = изобарную∙ ( − теплоёмкость) .

1 3 4 2

При расчёте теплообменных аппаратов при заданных значениях теплофизических параметров потоков, массовых расходов и температур

потоков на входе в теплообменник необходимо определить значение температур потока на выходе из теплообменника.

В технике низких температур основной задачей теплообмена является понижение температуры прямого потока, в то время как повышение температуры обратного потока мало интересно.

Дано1, , 2 : Найти: 3, 4

Решение:

В идеальном случае весь «холод» обратного потока затрачивается на охлаждение прямого потока и компенсацию теплопритока из окружающей среды, т.е. в идеальном случае Т4=T1. Но в следствие неидеальности теплообмена температура T4<T1 или T4+ΔT=T1, где величина T называется недорекуперацией (недоиспользование холода обратного потока)

Рисунок 17. Иллюстрация недорекуперации на Q-T диаграмме.

Величина недорекуперации зависит от типа теплообменника, рабочих веществ потоков, а так же от температурного уровня работы теплообменника.

Чем меньше величина недорекуперации, тем более эффективным считается

теплообменник.

Обычно она составляет не более 20 К, чем ниже температурный уровень, тем

ниже недорекуперация.

Зная величину недорекуперации можно решить поставленную задачу.

+ ∙ ( 1 − 3) = ∙ ( 1 −∆ − 2)3 = 1 + − ∙ ( 1 − ∆ − 2)

2) Воздух и его основные составляющие. Их краткая характеристика,

свойства и области применения в технике. Особенности ожижения.

ИнертенАзот. почти во всех случаях, нетоксичен, не обладает магнитными свойствами, не имеет запаха.

Азот обладает наиболее низкой температурой кипения по сравнению в кислородом и аргоном

Кислород.

Химически активный газ, сильный окислитель, взрывоопасен в смесях с углеводородами, обладает парамагнитными свойствами.

ИнертныйАргон газ, нетоксичен, не имеет цветаи запаха.