7.3. Аналіз ідеальних процесів розширення робочого тіла в детандерах

Оборотний процес розширення газу в циліндрі детандера зображений на Т-s – діаграмі (рис. 7.6)у вигляді ізоентропи 2-3. Реальний процес в циліндрі є необоротним, бо супроводжується втратами частини роботи, яка повертається, і пониженням ефекту охолодження. В квазістатичному наближенні даний процес можна апроксимувати політропою 2-3" розширення з показником 1 < п < к.

Розширення по ізотермі 2-3' з точки зору отримання роботи є вигіднішим ніж по адіабаті 2-3, так як площа, обмежена кривою 1-2-3'-3-4-1, є більшою від інших площ (площа під кривою на р-V - діаграмі - величина отриманої роботи внаслідок розширення робочого тіла).

Відомо, що робота адіабатичного розширення газу:

l_ад. = -_•dp = і₂ - і₁ = Ср(Т₂ - Т₁).

А робота ізотермічного розширення газу:

l_{ізотерм.} = R_і Tln(p₁/p₂).

Отже

l_{ізотерм. >} l_ад..

Наблизитись до ізотермічного детандування робочого тіла можна при використанні багатоступеневого детандування (використовується в газових теплосилових установках).

Розширення робочого тіла в детандерах є основним методом отримання холоду в газових холодильних машинах. В холодильній техніці, де використовують низькокиплячі холодоагенти (рідкі), основним методом отримання холоду є дроселювання, хоча цей метод (процес 2-3'"на Т-s - діаграмі) є менш ефективним в порівнянні із детандуванням (процес 2-3 на Т-s - діаграмі). Це зв'язано з тим, що неможливо технічно створити абсолютно теплоізольовану машину для розширення робочого тіла, щоб виконувалась умова dq = 0, q = соnst, а також складно здійснити процес розширення та випаровування рідкого робочого тіла в циліндрі детандера при одночасному виконанні зовнішньої роботи.

Література

1. Одум Ю. Экология: В 2-х томах. – М: Мир, 1986. – Т. 1. – 184 с.

2. Бертокс П., Радд Д Стратегия защиты окружающей среды от загрязнений. – М.: Мир, 1980. - 512 с.

3. А. В. Чечеткин, Н. А. Занемонец. Теплотехника. - М:. Высшая школа, 1986. - 344.

4. В. А. Кириллин, В. В Сычев, А .Е. Шейдлин. Техническая термодинамика. - М.: Наука, 1979. - 512 с.

5. Є. М. Семенишин, М. С. Мальований. Енерготехнологія хіміко-технологічних процесів. Навчальний посібник. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2005. - 490 с

6. Вторичные энергоресурсы и энерготехнологическое комбинирование в промышленности. Под ред. Семененко Н. А. - Киев: Высшая школа, 1979 . -296 с.

7. Н. Л. Пирогов, С. П. Сушон, А. Г. Завалко. Вторичные ресурсы: эффективность, опыт, перспективы. – М.: Энергоиздат, 1987.

8. И. И. Орехов, В. Д. Обрезков. Холод в процессах химической технологи. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1980.

9. Е. Я. Соколов, В. М. Бродянский. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. – М.: Энергоиздат, 1981.

10. В. М. Бродянский, Г. П. Верхивкер, Я. Я. Карцев и др.. Эксергетические расчеты технических систем: Справочное пособие. – Киев: Наукова думка, 1991. – 360 с.

11. В. М. Бродянский. Эксергетический метод термодинамического анализа. – М.: Энергоиздат, 1973. – 296 с.

12. В. С. Степанов. Химическая энергия и эксергия веществ. – Новосибирск: Наука, 1985. – 195 с.