|
Из опыта известно, что если на пути струи газа или жидкости, протекающей по трубе или какому-либо другому каналу, встречается препятствие, приводящее к внезапному резкому сужению поперечного сечения струи, а затем сечение струи увеличивается, то давление протекающего газа (жидкости) за препятствием всегда оказывается меньшим, чем перед ним. Такое препятствие называют местным сопротивлением. Эффект падения давления струи рабочего тела в процессе протекания через сужения в канале называют дросселированием, или мятием.
С процессом дросселирования приходится часто сталкиваться на практике, например при движении воды через неполностью открытый водопроводный кран или при движении воздуха через неполностью открытый воздушный шибер. В обоих случаях вследствие сопротивления дроссельного органа (крана или шибера) давление за ним уменьшается. Выясним основные закономерности процесса дросселирования.
Физически падение давления за местным сопротивлением обусловлен но диссипацией энергии потока, расходуемой на преодоление этого местного сопротивления. Рассмотрим процесс течения газа (жидкости) через трубу, имеющую местное сопротивление, например диафрагму Сечение трубы до и после диафрагмы считаем одинаковым. Скорость потока до и после диафрагмы считаем пренебрежимо малой; это позволяет пренебречь значением кинетической энергии потока по сравнению с его энтальпией.
В процессе дросселирования к рабочему телу может подводиться теплота. Рассмотрим в первую очередь такой процесс дросселирования, в котором к газу (жидкости) не подводится и от него не отводится теплота — так называемое адиабатное дросселирование. Считаем, что стенки трубы окружены идеальной теплоизоляцией, исключающей теплообмен с окружающей средой. Мы получили важный вывод — уравнение показывает, что в результате адиабатного дросселирования значения энтальпий рабочего тела до местного сопротивления и после него одинаковы.
Мы рассматриваем здесь состояния дросселируемого вещества до дросселя и за дросселем. Следует заметить, что при течении газа (жидкости) внутри дросселя энтальпия газа (жидкости) может изменяться; в самом деле, поскольку дроссель или другое местное сопротивление представляет собой сужение проходного сечения трубы, при протекании через дроссель газ (жидкость) ускоряется, его кинетическая энергия возрастает и, следовательно, энтальпия уменьшается. После того как за дросселем сечение потока газа (жидкости) снова возрастает, поток замедляется (тормозится), его кинетическая энергия уменьшается и энтальпия увеличивается до прежнего значения. Для лучшего понимания физики процессов, происходящих в потоке при его дросселировании, следует обратиться к полученным ранее уравнениям первого закона термодинамики для потока.
|
