Процесс течения газа или пара через местное гидравлическое сопротивление, например, диафрагму в трубопроводе при отсутствии теплообмена () называется адиабатным дросселированием газа или пара. Этот процесс течения газа представлен на следующем рисунке:
При дросселировании скорость газа в узком сечении диафрагмы увеличивается, а температура уменьшается. После прохождения диафрагмы скорость и температура в сечении II-II восстанавливаются. При этом скорость , а температура Т 2 для идеального газа Т 2= Т 1 и для реальных газов и паров Т 2 Т 1. Тогда из уравнения 1-го закона термодинамики имеем изменение энтальпии при дросселировании:
, т.е. .
Таким образом, процесс дросселирования газа 1-2 является изоэнтальпийным (h =const), как показано на следующем рисунке:
В процессе 1-2 происходят необратимые явления (трение, вихреобразование) и энтропия растет: .
Из объединенного выражения 1-го и 2-го законов термодинамики: , при dh =0 имеем: .
Поскольку и , то , т.е. давление при дросселировании газа может только уменьшаться, а его удельный объем – увеличиваться, т.е. .
|
|
Величина потерь давления в процессе дросселирования газа зависит от природы и состояния газа, а также от его скорости, относительного сужения канала и других параметров. Функция убывающая и ее производная при величина отрицательная, т.е. . Таким образом, можно сделать вывод, что при дросселировании газа: , а температура газа либо увеличивается, либо уменьшается, либо остается неизменной (для идеального газа и для точек инверсии в случае реального газа Т 2= Т 1).