Для сечений, удаленных от сужения.

Для идеального газа энтальпия является однозначной функцией темпе-

ратуры, поэтому эффект Джоуля _Томсона для него равен нулю.

В отличие от идеального в реальном газе имеются силы притяжения

Между молекулами и при расширении его внутренняя потенциальная энергия

Возрастает. Это и является причиной изменения температуры реального газа

При дросселировании.

Количественно дроссель-эффект Джоуля _Томсона определяется

выражением:

P h

T

⎟ ⎟

⎠

⎞

⎜ ⎜

⎝

⎛

∂

= ∂ др α, (3.15)

где αдр – коэффициент адиабатического дросселирования или коэффи-

Циент дифференциального дроссель-эффекта.

Если для газа

P h

T

⎟ ⎟

⎠

⎞

⎜ ⎜

⎝

⎛

∂

= ∂ др α > 0 (dp < 0 и dT < 0), то в процессе

дросселирования газ охлаждается, а при др α < 0 (dp < 0 и dT > 0) – газ

Соответственно нагревается.

Коэффициент дросселирования может менять величину и знак.

Температура, при которой дроссельный эффект меняет знак, называется

Температурой инверсии Tинв.

Для реальных газов установлено: если температура газа перед дрос-

селем Tнач < Tинв, то газ охлаждается, а если Tнач> Tинв _ газ при

Дросселиро-вании нагревается.

Температуру инверсии газа Тинв определяют из опыта.

Ряд данных приведен ниже.

Газ...........Воздух Водяной пар Водород Гелий

Тинв,°С:... 600 4121 -57 -239

Дроссельный эффект используется в криогенной технике для получения

Сжиженных газов.

Из приведенных данных видно, что два первых газа в области комнат-

Ной температуры можно превратить в жидкость в процессе их дросселиро-

вания, так как для них Тнач < Тинв. Для сжижения двух других газов их

предварительно следует охладить в каком-либо теплообменнике до тем-

пературы Тнач < Тинв, а затем подавать на дросселирование. К примеру,

Дроссель является одним из основных элементов схемы криогенных блоков

Разделения воздуха, применяемых для получения жидкого кислорода.

Эжектирование газов

Эжектированием называется процесс приведения в движение газа под

Действием разрежения, создаваемого другим газом, движущимся с большой

Скоростью. Высокоскоростной газ, создающий разрежение, называется

эжектирующим (активным), а приводимый в движение _ эжектируемым

(пассивным). В процессе эжектирования в результате турбулентного смеше-

Ния происходит передача энергии от активного к пассивному газу. При этом

Происходит выравнивание их скоростей и термодинамических параметров.

Эжектирование лежит в основе работы эжекторов (струйных вен-

тиляторов) и инжекторов (струйных компрессоров и насосов).

В эжекторе количество эжектирующего газа меньше чем эжектиру-

Емого, а статическое давление их смеси на выходе равно давлению окружаю-

Щей среды. Эжекторы находят применение для вентиляции помещений, для

Удаления из различных установок отработавших газов, в эжекционных

Системах охлаждения двигателей для просасывания атмосферного воздуха

Через радиатор и др.

Рис. 3.5. Схема эжектора, профиля скоростей и изменение

Давлений эжектирующего и эжектируемого газов

В инжекторе количество эжектирующего газа обычно больше, чем

Эжектируемого. Инжектор предназначен для повышения давления газов и

Паров или для нагнетания жидкости в резервуары и различные устройства. В

Струйном насосе для эжектирования жидкости могут использоваться газы и

Пары.

По устройству и принципу действия эжекторы и инжекторы оди-

наковы. Подробнее процессы, протекающие в них, рассмотрим __________на примере

Эжектора.

Эжектор (рис. 3.5) имеет следующие конструктивные элементы: сопло

Высоконапорного эжектирующего газа, сопло 2 низконапорного эжектиру-

Емого газа, камеру смешения 3 и, обычно, диффузор 4. Камера смешения

может быть цилиндрической (рис.3.5) с диаметром d3 или плоской прямо-

угольной (рис. 3.6) с эквивалентным гидравлическим диаметром d3,эк

d3,эк = 4f3/П3 = 2b3h3 /(b3 + h3),

где f3 _ площадь проходного сечения; П3 _ периметр; b3 _ ширина; h3 _

Высота камеры.

Для сокращения длины камеры смешения один или оба потока могут

Быть разделены на несколько струй, для чего увеличивается количество сопл

(рис. 3.6). При этом взаимное расположение, число и форма сопл не оказы-

Вают существенного влияния на конечные параметры смеси газов.

Важно лишь соотношение суммарных

Площадей сопл эжектирующего и эжекти-

Руемого газов.

Иногда применяют камеры

Смешения переменного сечения. Длина

Камеры смешения выбирается такой,

Чтобы в ней практически заканчивался