Обобщение адиабатных процессов расширения.
Все процессы лежат в области снизу, ограниченные изоэнтропным расширением, а сверху – дросселированием.
Рисунок 108. Область вихревого расширения.
Рисунок 109. Работа волнового расширения.
Лекция 20
Процесс откачки паров над зеркалом кипящей жидкости.
17.11.2014
Рисунок 110. Адиабатная откачка паров.
В результате работы ВН давление в ёмкости с жидкостью уменьшается, и температура жидкости становится равной температуре насыщения при данном давлении.
С помощью откачки получают T вплоть до тройной точки.
Откачка является основным процессом для получения . Рабочее вещество – гелий.
Для определения зависимости величины понижения температуры от массы испарившейся жидкости воспользуемся уравнением сохранения энергии, принимая следующие допущения:
1) процесс откачки является равновесным, т.е. T жидкости во всём объёме в данный момент времени одинакова
2) в процессе откачки нет уноса капель жидкости вместе с откачкой паров
3) T жидкости в любой момент времени равна T откачиваемого пара
4) температура внутренней стенки криостата, где находятся жидкость, равна температуре жидкости
Количество теплоты, необходимое для испарения части жидкости, затрачивается на охлаждение жидкости, внутренней стенки и компенсацию теплопритока из окружающей среды.
– масса испарившейся жидкости
– начальная масса жидкости
– теплота испарения жидкости
– теплоёмкость жидкости
– масса стенки
– теплоёмкость стенки
– теплоприток из окружающей среды
Величины берутся в интервале температур , т.е. осредняются.
Рисунок 111. Откачка паров.
Процесс откачки часто применяется при транспортировке и хранении криогенных жидкостей.
После заполнения ёмкости криогенной жидкостью, её откачивают до давления .
В процессе перевозки за счёт теплопритоков происходит нагрев жидкости и кипение; и давление жидкости растёт.
Основная проблема в процессе откачки – температурная стратификация.
Рисунок 112. Стратификация.
Вследствие ограниченной теплопроводности жидкости верхние слои будут иметь наинизшую температуру, близкую к T насыщения при давлении откачки, а слои около дна – наивысшую. Из-за разности плотностей холодной и тёплой жидкостей происходит резкое падение верхних охлажденных слоёв на дно криостата, что сопровождается практически мгновенным испарением этой холодной жидкости ⇒ резко увеличивается объём паровой фазы: насос не справляется с таким количеством; происходит резкое повышение давления, приводящее к поломке криостата.
Дата добавления: 2016-06-22; просмотров: 2081;