Физические основы теплотехники. Часть I. Термодинамика. Панов В.К. - 199 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

КамчатГТУ | Петропавловск-Камчатский

Составители: 

Рубрика: 

§ 45. Процесс дросселирования 195
а л
иви-
ры. Пр
отив них надо все-таки затратить ра-
я. Но работа, затраченная против сил
ь работа проталкивания), «возвра-
тепло выделяется во всем объеме по-
ижения температуры можно ожидать,
при отсутствии вязкости. Во всяком
ышения.
ину могут такие соображения. Из ра-
к
(= Q
трения
). (8.24)
изменении давления. В свою очередь, изменение удельного объема опреде-
ляется
вплоть до давления, соответствующего точке 2'. Для практи-
ческого определения ΔТ пользуются специально построенны-
ми диаграмм ми дроссе ь-эффекта для разных газов.
Неоднозначное поведение
тельно
температуры при дросселировании уд
и, надо признать, в рамках равновесной термодинамики ясного тол-
кования не находит.
В самом деле, вполне привычно, что газ, попадая из области высоко-
го давления в область более низкого, расширяется с понижением температу-
и отсутствии теплообмена это связано с расходованием внутренней
энергии на работу против внешних сил (§ 18). В данном случае нет внешних
по отношению к потоку сил — температура не должна измениться.
Правда, хоть и нет внешних сил, зато есть силы «внутреннего тре-
ния т», вызванные вязкос ью. Значит, пр
боту, и температура должна понизитьс
любого трения-сопротивления (это и ест
щается» полностью в виде тепла. Это
тока и усваивается им же. Значит, пон
но, быть может, в меньшей степени, чем
случае, вроде бы неоткуда ждать ее пов
В общих чертах прояснить карт
венства энтальпий (8.21) следует:
ΔU = –L
протал
Это значит, что тепло, полученное от трения, полностью возмещает
убыль внутренней энергии. У идеального газа она состоит только из кинети-
ческой энергии молекул и однозначно связана с температурой. Поэтому иде-
альный газ дросселируется изотермически.
Равенство (8.24) справедливо и для реального газа, но у него внут-
ренняя энергия кроме кинетической составляющей содержит еще и потен-
циальную. Она связана с удельным объемом (§ 12), который изменяется при
таким физическим свойством, как сжимаемость вещества. Значение
а
Т
1
Т
2
Т
Кривая инверсии
1
i
=
const
2
ПК
р
1
р
2
Т
2
s
б
Т
Кривая инверсии
1
2
′
Т
1
s
ПК
р
1
р
2
′
2
р
2
Рис. 8.21. Интегральный дроссель-эффект из начального состояния:
а – под кривой инверсии; б – за ее пределами 
§ 45. Процесс дросселирования                                                     195

вплоть до давления, соответствующего точке 2'. Для практи-
ческого определения ΔТ пользуются специально построенны-
ми диаграммами дроссель-эффекта для разных газов.
Т         Кривая инверсии                      Т         Кривая инверсии

                         р1           р2                р1            р2        р2′
Т1                        i = const                                   2
                 1                             Т2
Т2                                             Т1
                                  2                 1                      2′
              ПК                                             ПК


                     а                     s                      б                   s

     Рис. 8.21. Интегральный дроссель-эффект из начального состояния:
                 а – под кривой инверсии; б – за ее пределами
       Неоднозначное поведение температуры при дросселировании удиви-
тельно и, надо признать, в рамках равновесной термодинамики ясного тол-
кования не находит.
       В самом деле, вполне привычно, что газ, попадая из области высоко-
го давления в область более низкого, расширяется с понижением температу-
ры. При отсутствии теплообмена это связано с расходованием внутренней
энергии на работу против внешних сил (§ 18). В данном случае нет внешних
по отношению к потоку сил — температура не должна измениться.
       Правда, хоть и нет внешних сил, зато есть силы «внутреннего тре-
ния», вызванные вязкостью. Значит, против них надо все-таки затратить ра-
боту, и температура должна понизиться. Но работа, затраченная против сил
любого трения-сопротивления (это и есть работа проталкивания), «возвра-
щается» полностью в виде тепла. Это тепло выделяется во всем объеме по-
тока и усваивается им же. Значит, понижения температуры можно ожидать,
но, быть может, в меньшей степени, чем при отсутствии вязкости. Во всяком
случае, вроде бы неоткуда ждать ее повышения.
       В общих чертах прояснить картину могут такие соображения. Из ра-
венства энтальпий (8.21) следует:
                          ΔU = –Lпроталк (= Qтрения).               (8.24)
       Это значит, что тепло, полученное от трения, полностью возмещает
убыль внутренней энергии. У идеального газа она состоит только из кинети-
ческой энергии молекул и однозначно связана с температурой. Поэтому иде-
альный газ дросселируется изотермически.
       Равенство (8.24) справедливо и для реального газа, но у него внут-
ренняя энергия кроме кинетической составляющей содержит еще и потен-
циальную. Она связана с удельным объемом (§ 12), который изменяется при
изменении давления. В свою очередь, изменение удельного объема опреде-
ляется таким физическим свойством, как сжимаемость вещества. Значение

Страницы