химический каталог




Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга вторая

Автор А.Г.Касаткин

, как уже отмечалось, либо процесс дросселирования газов (изо-энтальпическое расширение, t = const), либо процесс адиабатического расширения газов с отдачей внешней работы (изоэнтро-пическое расширение, dS = 0, dQ = 0), либо сочетание обоих процессов,

741

Из термодинамики известно, что изменение di связано с изменением количества тепла, сообщаемого системе или отводимого от нее, следующим уравнением:

dQ —di — v dp (а)

где v — удельный объем газа. С другой стороны

dQ -.

Приравнивая правые части уравнений (а) и (б) и учитывая, что при дросселировании di = 0, получаем

Величина а,- = -^-, выражающая понижение температуры газа dT при изменении его давления на величину dp в процессе дросселирования, называется дифференциальным эффектом охлаждения. Легко видеть, что для идеального газа «,=0, так как (-*-)р = Rip = и Т (-^ _ „ = О, т. е. температура идеального газа при дросселировании остается постоянной. Это явление объясняется тем, что внешняя энергия идеального газа до и после дросселирования, т. е. при его расширении без совершения работы, одинакова (pii>i = р2и2), поэтому сохраняется его запас внутренней энергии и Т = const.

Для реальных газов вследствие их отклонения от закона Бойля—Мариотта рхУг ф р2и2. При этом, если р2ч2 > piux, то приращение внешней энергии происходит за счет убыли внутренней энергии, и газ в процессе дросселирования будет охлаждаться. Очевидно, в случае р2с2 < p^v^ газ при дросселировании будет нагреваться за счет увеличения его внутренней энергии. Изменение температуры реального газа (JT2—7\) при его дросселировании от давления pi до давления рг выразится так:

Р« Pi

(г)

Граница между областями, соответствующими охлаждению и нагреванию газа при дросселировании, зависит от р и Т и легко ?пТДе™етТС7? п ДиагРамме состояния T—v для данного газа (рис. AV1-7). Проведем касательную в точке А (рг ТА к изобаре Pl до пересечения с осью абсцисс. Из образовавшегося

прямоугольного треугольника следует: 7\ = (х + v) ( дТ )

_ / л„ ч ' \да )р'

откуда х = Т (Jf) — и.

Как видно из сопоставления полученного выражения с уравнением (в), отрезок х выражает дифференциальный эффект охлаждения газа при дросселировании, умноженный на ср. В данном случае отрезок х располагается на отрицательной полуоси абсцисс, что указывает на охлаждение при дросселировании с начальными параметрами р,, Т. Касательная в точке С к той же изобаре отсекает отрезок х на положительной полуоси абсцисс, что указывает на нагревание при дросселировании газа с тем же начальным давлением р1г но с более высокой температурой. Касательная в точке В к той же изобаре проходит через начало координат и х = 0, т. е. при значениях р и Т, соответствующих

Рис. XVI-7. К процессу дросселирования газов.

этой точке, температура газа в процессе дросселировании остается неизменной. Точка В, лежащая на границе областей охлаждения и нагревания газа при его дросселировании, называется точкой инверсии. Такие же точки имеются, очевидно, на других изобарах (Blt 52, ...), но при иных температурах. Геометрическое место точек инверсии образует инверсионную кривую, влево от которой располагаются параметры газа (р, v, Т), соответствующие охлаждению его при дросселировании, а вправо — нагреванию. Разумеется, координаты точки инверсии зависят от физических свойств дросселируемого газа. Так, например, при Т = = 283 К точкам инверсии для воздуха и кислорода отвечают давления 31 и 37 МПа, т. е. при более высоких давлениях и той же температуре дросселирование этих газов сопровождается нагреванием. Такой же эффект наблюдается у водорода при значительно более низком давлении.

Адиабатическое расширение газа с отдачей внешней работы всегда сопровождается уменьшением внутренней энергии и, следовательно, его охлаждением. Для определения дифференциального эффекта охлаждения в данном случае воспользуемся уравнением (б), положив dQ =0: cD dT — Т (-|^-) dp = 0, откуда

dT dp

742

745

Из сопоставления выражений (в) и (д) следует, что при прочих равных условиях ah т. е. термодинамически рассматриваемый метод получения низких температур выгоднее метода дросселирования. Так, например, при адиабатическом расширении воздуха с начальной температурой Т1 = 293 К от р, = 8 МПа до р2 =0,1 МПа конечная температура воздуха Тг = 84 К (—189 °С), т.е. Тх — Г2 = 209 К. Дросселирование воздуха в тех же условиях сопровождается меньшим эффектом охлаждения почти на порядок.

Заметим, также, что в отличие от дросселирования адиабатическое расширение сопровождается охлаждением даже идеального газа. Конечная температура газа может быть найдена из соотношения: TJTX = (pJp1){K~1)lK ?

2. ОЖИЖЕНИЕ ГАЗОВ МЕТОДОМ ИХ ДРОССЕЛИРОВАНИЯ

РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ЦИКЛ С ОДНОКРАТНЫМ ДРОССЕЛИРОВАНИЕМ ГАЗА.

Среди термодинамических циклов ожижения газов наиболее простым является регенеративный цикл с однократным дросселированием (рис. XVI-8, а). Газ, сжатый в компрессоре от давления рх до конечного давления р2, пройдя последовательно через водяной холодильник и теплообменник

страница 145
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170

Скачать книгу "Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга вторая" (4.14Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
справка на управление маломерным судном в москве
смешарики новый год 3 января 2018
Купить апартаменты на метро Динамо
хромированные буквы на авто

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(24.11.2017)