- •Тема 16. Котельные установки……………..………………………………149
- •Тема 17. Использование вэр и охрана окружающей среды………..…..170
- •Введение
- •Часть 1. Термодинамика
- •Тема 1. Основные понятия и определения
- •Предмет и метод термодинамики
- •Объект изучения термодинамики
- •1.3 Параметры состояния термодинамической системы
- •1.4 Уравнение состояния идеального газа. Понятие об идеальных и реальных газах
- •1.5 Газовые смеси
- •1.6 Термодинамический процесс
- •Тема 2. Первый закон термодинамики
- •2.1 Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Частные случаи закона
- •2.2 Внутренняя энергия системы
- •2.3 Работа расширения и pv-диаграмма для изображения работы
- •2.4 Работа и теплота
- •2.5 Теплоемкость газов
- •2.6 Энтальпия
- •Тема3. Второй закон термодинамики
- •3.1 Общая характеристика
- •3.2 Энтропия и математическое выражение второго закона
- •3.3 III начало термодинамики
- •3.4 Т,s диаграмма для изображения теплоты
- •3.5 Физический смысл энтропии
- •3.6 Основное уравнение термодинамики и вычисление энтропии
- •Тема. 4 термодинамические процессы идеальных газов в закрытых системах
- •4.1 Изохорный процесс
- •4.2 Изобарный процесс
- •4.3 Изотермический процесс
- •4.4 Адиабатный процесс
- •4.5 Политропный процесс
- •Тема 5. Термодинамические циклы
- •5.1 Круговые процессы
- •5.2 Термодинамическая схема теплового двигателя
- •5.3 Прямой цикл Карно
- •5.4 Обратный цикл Карно
- •Тема 6. Циклы паросиловых, холодильных установок и теплового насоса
- •6.1 Циклы паросиловых установок. Цикл Ренкина
- •6.2 Циклы холодильных установок
- •6.3 Цикл теплового насоса
- •6.4 Эксергия. Эксергический анализ
- •Тема7. Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания
- •7.1 Цикл Отто
- •7.2 Цикл Дизеля
- •7.3 Цикл Тринклера (или Сабатэ)
- •Тема8. Термодинамика потока газов и паров
- •8.1 Уравнение первого закона термодинамики для потока
- •8.2 Истечение газов и паров
- •8.3 Дросселирование. Температура инверсии
- •Часть 2. Теория тепло и массообмена
- •Тема 9. Основы теории теплообмена
- •9.1 Введение. Теплопроводность
- •9.2 Закон Фурье – основной закон теплопроводности
- •9.3 Теплопроводнсть плоской однородной, однослойной стенки
- •9.4 Теплопроводность многослойной стенки
- •9.5 Теплопроводность цилиндрической стенки.
- •Тема10. Конвективный теплообмен
- •10.1 Понятие теплообмена. Закон Ньютона Рихмана
- •10.2 Критерии подобия
- •10.3 Теплоотдача при вынужденном движении теплоносителя
- •10.4 Теплоотдача при свободном движении теплоносителя
- •10.5. Теплоотдача при кипении
- •10.6 Теплоотдача при конденсации пара
- •Тема11. Теплопередача чарез стенку
- •11.1 Понятие теплопередачи, теплопередача через плоскую стенку.
- •11.2 Уравнение теплопередачи.
- •11.3 Теплопередача через цилиндрическую стенку
- •Тема12. Лучистый теплообмен
- •12.1 Понятие лучистого теплообмена
- •12.2 Законы лучистого теплообмена
- •12.3 Теплообмен излучением системы тел в прозрачной среде
- •Тема13. Водяной пар
- •13.1 Процесс парообразования в pv-координатах
- •13.2 Ts и hS диаграмма водяного пара
- •13.3 Параметры состояния жидкости и пара
- •Тема14. Влажный воздух
- •14.1 Понятие влажного воздуха, его характеристики
- •14.3 Сушка материала
- •Тема15. Топливо
- •15.1 Классификация топлива
- •15.2 Состав топлива
- •15.3 Характеристики топлива.
- •15.4. Примеры твердого, жидкого, газообразного топлива.
- •15.5 Процесс горения топлива
- •15.6 Состав и объем продуктов сгорания.
- •15.7 Нефтяные топлива.
- •15.8 Понятие детонации, октанового числа и цетанового числа.
- •Тема16. Котеьные установки
- •16.1 Понятие котла и котельной установки
- •16.1 Паровой котёл и его основные элементы
- •16.3 Паровые и водогрейные котлы
- •16.4 Вспомогательное оборудование
- •16.5 Топка, топочные устройства
- •16.6 Котлы утилизаторы
- •16.7 Тепловой баланс горения
- •Тема17. Использование вэр и охрана окружающей среды
- •17.1 Понятия вэр
- •17.2 Классификация вторичных энергетических ресурсов в промышленности
- •17.3 Использование вторичных энергетических ресурсов промышленности
- •17.4 Расчет вэр на экономическую эффективность
- •Заключение.
8.3 Дросселирование. Температура инверсии
Опыт показывает, что если на пути потока встречается местное сопротивление в виде суженного сечения (рисунок 8.4), то в процессе течения потока давление рабочего тела понижается. Процесс, происходящий при движении потока через местное сопротивление в канале, связанный с падением давления в направлении течения, называется дросселированием. Дросселирование протекает без подвода (отвода) теплоты извне и без совершения внешней работы. Этот процесс необратим и сопровождается возрастанием энтропии.
Рис. 8.4 – Схема дросселирования потока газа, изменение давления, скорости и энтальпии потока вдоль канала при дросселировании
При адиабатном процессе справедливо выражение (8.9):
, (8.21)
где и – значения энтальпий рабочего тела в сечениях 1 –1 и 2–2.
Так как массовый расход в каждом сечении канала не изменяется, а площади проходного сечения до сужения и после него равны, то скорости течения изменяются незначительно. Поэтому можно принять, что = , т.е. при адиабатном дросселировании газа или пара энтальпия его до и после дросселирования имеет одно и то же значение.
Для идеального газа , что свидетельствует о постоянстве температуры идеального рабочего тела, как до суженного сечения, так и после него.
У реальных газов и паров в процессе дросселирования температура изменяется в зависимости от изменения давления:
, (8.22)
где а – коэффициент адиабатного дросселирования, или коэффициент дифференциального дроссель–эффекта.
Явление изменения температуры рабочего тела в результате адиабатного дросселирования называют эффектом Джоуля–Томсона.
Так как при дросселировании во всех случаях dp<0, то знак изменения dT зависит от знака а. Если а > 0, то dT < 0, т.е. при дросселировании рабочее тело охлаждается. Это явление называют положительным эффектом Джоуля–Томсона. При а < 0, dT> 0, т.е. при дросселировании рабочее тело нагревается – отрицательный эффект Джоуля–Томсона. При а = 0, dT=0, т.е. в результате дросселирования рабочее тело не меняет своей температуры. Температура, соответствующая состоянию рабочего тела, при котором она (температура) в процессе адиабатного дросселирования не изменяется, называется температурой инверсии. Геометрическое место точек температуры инверсии на рТ – диаграмме образует кривую инверсии. Она представляет собой линию, разделяющую область положительного и отрицательного значений дроссель–эффекта. Примерный вид кривой инверсии приведен на рисунке 8.5.
Поскольку процесс дросселирования необратим, его можно изображать в Ts и hs – координатах лишь условно. Чаще всего пользуются анализом процесса дросселирования на hs – диаграмме. При дросселировании температура пара понижается, влажный пар подсушивается и становится перегретым. Описанный процесс справедлив для паров низкого и среднего давления, но именно такой пар находит применение в сельскохозяйственном производстве. При дросселировании давление рабочего тела падает, и поэтому этот процесс приводит на практике к невозобновляемым потерям (потери давления в процессе наполнения цилиндров двигателя при впуске пара в ротор турбины, потеря в газо– и паропроводах и т. д.).
Рис. 8.5 – Кривая инверсии в рТ – координатах
В то же время особенности процесса дросселирования используются при решении многих технических задач. Приведем ряд примеров. При регулировании работы паросиловых установок пар дросселируют. Так как при этом располагаемый теплоперепад уменьшается, то это приводит к уменьшению технической работы двигателя. Дроссельный способ регулирования используют в карбюраторных двигателях внутреннего сгорания. Поскольку при дросселировании температура рабочего тела уменьшается (при условии, что дроссель–эффект положителен), то этот процесс находит применение в холодильной технике.