Давление влажного пара при дросселировании

Как изменяются параметры влажного пара при дросселировании?

Если в трубопроводе на пути движения газа или пара встреча­ется местное сужение проходного сечения, то вследствие сопротивле­ний, возникающих при таком сужении, давление р2 за местом сужения всегда меньше давления р1 перед ним (рис 2). Это явление, при котором пар или газ переходит с высокого давления на низкое без совершения внешней работы и без подвода или отвода теплоты, назы­вается адиабатным дросселированием, или м я т и е м (также редуцированием, или торможением).

Любой кран, вентиль, задвижка, клапан и прочие местные сопро­тивления, уменьшающие проходное сечение трубопровода, вызывают дросселирование газа или пара и, следовательно, падение давления. Иногда дросселирование специально вводится в цикл работы той или иной машины: например, путем дросселирования пара перед входом в паровые турбины регулируют их мощность. Аналогичный процесс осуществляется и в карбюраторных двигателях внутреннего сгорания, где мощность регулируется изменением положения дроссельной заслонки карбюратора.

Дросселирование газов и паров используют для понижения их давления в специальных редукционных клапанах, широко применяе­мых в системах тепло — и парогазоснабжения различных предприятий, а также и в холодильной технике для получения низких температур и сжижения газов путем их многократного дросселирования .

Физическое представление о падении давления за местным сопро­тивлением, обусловлено диссипацией (рассеянием) энергии потока, рас­ходуемой на преодоление этого местного сопротивления.

При дросселировании потеря давления р1 — р2 тем больше, чем меньше относительная площадь сужения.

Рассмотрим подробнее адиабатное дросселирование. Адиабатным дросселированием (или мятием) называют необратимый переход рабочего тела от высокого давления p1 к низкому давлению p2 без теплообмена. При подходе к диафрагме (рис.1 и рис.2) поток, сужаясь, разгоняется, давление внутри его уменьшается, а на стенки трубопровода и диафрагмы вслед­ствие торможения газа в застойной зоне оно несколько повышается. После прохождения отверстия поток, расширяясь до стенок трубопро­вода, тормозится, давление

Рис 2. Дросселирование газа диафрагмой и характер изменения давления в процессе

Рис 1. Измерительная диафрагма.

газа при этом возрастает. Однако давление p2 в сечении II после диафрагмы оказывается меньше давления p1 в сечении I перед диафрагмой. Снижение давления является следствием потерь на трение и вихреобразование, вызванное разностью давлений у стенок диафрагмы и в потоке. Вследствие этих потерь процесс дросселирования является необратимым процессом и протекает с увеличением энтропии. Поток, однако, после прохождения диафрагмы, стабилизируется и газ течет, заполняя все сечение трубы. Процесс дросселирования не сопровождается совершением газом полезной работы, т.е. для такого процесса l

Источник статьи: http://www.physics-guide.ru/phygs-660-1.html

Дросселирование или мятие водяного пара

Исследование процесса дросселирования (мятия) водяного пара очень наглядно производится по is-диаграмме водяного пара (рис. 14-3), в которой процесс мятия можно условно изобразить горизонтальной линией, так как горизонталь есть только вспомога­тельное построение для нахождения параметров состояния конеч­ной точки и не имеет физического смысла в промежуточных точках. Из диаграммы хорошо видно, что если подвергается мятию пере­гретый пар (процесс 1—2), то давление и температура уменьшают­ся, а объем, энтропия и степень перегрева увеличиваются. При мятии пара высокого давления и небольшого перегрева (процесс 7-8), пар сначала переходит в сухой насыщенный, затем во влажный, потом опять в сухой насыщенный и снова в перегретый. При дрос­селировании кипящей жидкости (процесс 5-6) она частично испа­ряется с увеличением степени су­хости. При дросселировании влаж­ного пара степень сухости его уве­личивается (процесс 3-4).

Процесс дросселирования яв­ляется необратимым процессом, который сопровождается увеличе­нием энтропии. Из предыдущих глав известно, что с ростом энтро­пии всегда понижается работо­способность газа или пара, что наглядно видно из диаграммы (рис. 14-3). Пусть водяной пар дросселируется от состояния а до с. От точки а до давления р₅, разность энтальпий выражается отрез­ком ab; от точки с разность энтальпий выражается отрезком cd, который значительно меньше отрезка ab, т. е. работоспособность пара резко падает. Чем больше мятие пара, тем меньше его работо­способность.

Дата добавления: 2015-04-15 ; просмотров: 1759 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник статьи: http://helpiks.org/3-16560.html

Дросселирование водяного пара.

Изотермическим дросселированием называется пре­дельно необратимый переход тела от большего давления р₁ к меньшему р₂; при этом температура тела поддерживается постоянной за счет под­вода тепла извне.Примером изотермического дросселирования является протекание газа или жидкости через представляющую большое сопротивление пе­регородку с малым проходным сечением (дроссельную пробку) при постоянной температуре. В этом процессе вся располагаемая работа за­трачивается на преодоление сил трения, т. е. l’ = 0, и поэтому: q = h₂ – h₁.

Из этого следует, что при изотермическом дросселировании энтальпия тела изменяется на величину подведенного тепла.

Работа изменения объема: ,т.е. при изотермическом дросселировании работа изменения объема равна работе проталкивания.

Изменение энтропии при изотермическом дросселировании:

.

Если состояние тела при изотермическом дросселировании изменяется равновесным образом (что вследствие малой скорости изменения размеров состояния, т. е. медленности процесса, может считаться хорошим приближением) и, следовательно, процесс дросселирования можно рассматривать как внешне необратимый процесс, то изменение энтропии тела будет равно: .

Но при дросселировании вся располагаемая работа, которая могла бы быть произведена над внешним объектом работы, затрачивается на преодоление сил трения, т. е. . Поэтому: .

Адиабатическим дросселированием называется необратимый переход тела от давления р₁ к давлению р₂, меньшему р₁, без сообщения или отнятия от тела тепла и без совершения полезной внешней работы.

Так как q = 0 и l’ = 0, то h₂ = h₁, т.е. при адиабатическом дросселировании энтальпия тела не меняется. На практике дросселирование встречается при перетекании газов и жидкостей через клапан с малым проходным сечением (дроссельный клапан), через неполностью открытый вентиль, через представляющую собой большое сопротивление пористую перегородку (дроссельную пробку) и т. п.

Предположим, например, что газ (или жидкость) медленно пере­текает через пористую перегородку с малыми отверстиями, причем давления с обеих сторон перегородки поддерживаются неизменными при помощи перемещающихся поршней (рис. 1.).

Если размеры отверстий малы, то течение газа через них из-за большой величины развивающихся сил трения не будет сопровождаться, несмотря на наличие перепада давлений, сколько-нибудь заметным увеличением скорости газа и последняя на выходе из перегородки будет иметь практически то же значение, что и до перегородки, т. е. w₁ ≈ w₂.

Для теплоизолированного течения справедливо уравнение: ,

Отношение бесконечно малого изменения температуры к бесконечно малому изменению давления при дроссельном дифференциальным температурным эффектом дросселирования (α_h): .

Если давление при дросселировании понижается незначительно, то изменение температуры составит: .

При значительном изменении давления: .

Дифференциальный температурный коэф-т дросселирования определяется:

.

Процесс адиабатического дросселирования условно изображается на T-s диаграмме пунктирной линией, совпадающей в начальной и конечной точках с изоэнтальпой h = h₁ (рис. 2.). Потеря полезной внешней работы при дросселировании составляет h₂-h_2’ или, т.к. h₁ = h₂, то потеря полезной внешней работы ∆l’ = h₁ — h_2’, равняется всей располагаемой работе. На рис. 2. потеря полезной внешней работы изображается площадью 2’2ba; потеря работоспособности равна ∆l₀‘ = T’(s₂ – s₁) и изображается заштрихованной площадью a’b’ba.

За изменением состояния водяного пара при дросселировании удоб­но проследить, пользуясь h- s диаграммой (рис. 3.).

Поскольку энтальпия пара после дросселирования имеет то же зна­чение, что и до него, проведем на этой диаграмме одну горизонтальную линию 1-3 (рис. 3.) в области перегретого пара, а другую а-е – в области влажного пара. Начальное состояние пара, отображается точ­кой 1. Из рисунка видно, что по мере уменьшения давления при дросселировании температура пара падает, в то время как степень перегрева его растет, т. е. ∆t₁

Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 55 ; Нарушение авторских прав

Источник статьи: http://lektsii.com/2-18579.html

Дросселирование водяного пара

Исследование процесса дросселирования водного пара наглядно производится по i, S-диаграмме (рис. 38), в которой процесс мятия можно условно изобразить горизонтальной линией, так как горизонталь есть только вспомогательное построение для нахождения параметров состояния конечной точки и не имеет физического смысла в промежуточных точках.

Читайте также: Водный режим и качество пара. Водяной пар. Насыщенный, сухой насыщенный, перегретый пар. Степень сухости пара. Удельная теплота парообразования. Тройная точка воды. Критическое состояние воды. Допустимые скорости и расходы теплоносителя в трубопроводах водяного отопления Значение уравнения Вукаловича-Новикова для расчета термодинамических параметров воды и водяного пара. Значения скоростных удельных давлений и приведенных коэффициентов трения для трубопроводов систем водяного отопления [2]. Использование в инженерных расчетах TS-, Pv- и hs-диаграмм состояния водяного пара. Основные параметры водяного пара. Влажный, сухой перегретый пар. Критические давление и температура. Пары, их классификация и роль в севообороте. Обработка чистого пара. Регулирование дросселированием

Рис. 38. Дросселирование водяного пара

Пусть водяной пар дросселируется от состояния a до состояния c. От точки a до давления разность энтальпий выражается отрезком ab; от точки c разность энтальпий выражается отрезком , который значительно меньше отрезка ab, т. е. работоспособность пара резко падает. Чем больше мятие пара, тем меньше его работоспособность. Из диаграммы видно, что если подвергается мятию перегретый пар (процесс 1–2), то

давление и температура уменьшаются, а объем, удельная энтропия и степень перегрева увеличиваются. При мятии пара высокого давления и небольшого перегрева (процесс 7–8) пар сначала переходит в сухой насыщенный, затем во влажный, потом опять в сухой насыщенный и снова перегретый. При дросселировании кипящей жидкости (процесс 5–6) она частично испаряется с увеличением степени сухости. При дросселировании влажного пара степень сухости его увеличивается (процесс 3–4).

Процесс дросселирования является необратимым процессом, который сопровождается увеличением удельной энтропии. С ростом удельной энтропии всегда понижается работоспособность газа или пара.

Контрольные вопросы

1. Какой процесс называется дросселированием и где он встречается?

2. Какие величины изменяются и какие остаются постоянными за суженным отверстием?

3. Уравнение процесса дросселирования.

4. Почему процесс дросселирования нельзя назвать изоэнтальпийным?

5. Как изменяется температура идеального газа при дросселировании?

6. Эффект Джоуля – Томсона и его уравнение.

7. Что такое дифференциальный и интегральный эффекты дросселирования?

8. Дросселирование реальных газов.

9. Что называется точкой и температурой инверсии?

10. Дифференциальный эффект Джоуля – Томсона для газов, подчиняющихся уравнению Ван-дер-Ваальса.

11. Когда и при каких условиях температура реального газа при дросселировании повышается, понижается и остается без изменения?

12. Исследование процесса дросселирования водяного пара по i, S-диаграмме.

13. Изменение работоспособности водяного пара при дросселировании.

Задача

Определить скорость и степень сухости водяного пара в выходном сечении, а также отношение расходов пара для двух сопл Лаваля:

1) пар на входе в сопло имеет параметры и , а в выходном сечении сопла давление пара

2) перед поступлением в сопло пар дросселируется от заданного выше давления p₁ до давления а затем в сопле расширяется до давления

1) Определим располагаемое отношение давлений :

.

Давление в критическом сечении сопла Лаваля:

По i, S-диаграмме (рис. 39) параметры водяного пара в состоянии 1 при p₁ = 5 МПа и t₁ = 510 °C:

, , .

.

Значения – удельной энтальпии в критической точке и – критического объема определяем на пересечении и (рис. 39).

По i, S-диаграмме параметры водяного пара в состоянии 2 при и :

, ,

Скорость пара в выходном сечении сопла при :

.

2) Параметры пара в точке 1: , , .

По i, S-диаграмме параметры водяного пара в состоянии 1д при и :

, , .

В процессе дросселирования , критическое давление , значения ; определяем на пересечении и .

По i, S-диаграмме параметры водяного пара в состоянии 2д при и :

, , .

Скорость пара в выходном сечении сопла при :

.

3) По условию задачи сопла имеют одинаковую площадь критического сечения тогда отношение расходов пара для двух сопл Лаваля:

Источник статьи: http://lektsia.com/15xc865.html