Βασική επισκόπηση θερμοδυναμικής συμπιεστή αέρα
21 Απριλίου, 2022
Για την καλύτερη κατανόηση της φυσικής της θερμοδυναμικής των αεροσυμπιεστών και της παραγωγής θερμότητας, αυτό το άρθρο εξετάζει τις κύριες αρχές και δύο νόμους του αερίου.
Ροή αερίου μέσω σωλήνων και στραγγαλισμού
Ένας πολύ ενδιαφέρων κλάδος της φυσικής είναι η θερμοδυναμική, ειδικά για την κατανόηση των αεροσυμπιεστών. Σε αυτό το άρθρο μιλάμε για τη ροή αερίου και την πεταλούδα, ακολουθώντας την εισαγωγή μας στη θερμοδυναμική.
Ο αριθμός Reynolds
Ο αριθμός Reynolds είναι μια αδιάστατη σχέση μεταξύ αδράνειας και τριβής σε ένα ρευστό μέσο.
Περιλαμβάνονται:
Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τύποι ροής σε έναν σωλήνα;
Βασικά, υπάρχουν δύο τύποι ροής σε έναν σωλήνα. Με Re <2000, οι δυνάμεις ιξώδους κυριαρχούν στο μέσο και η ροή γίνεται λαμιναρισμένη. Αυτό σημαίνει ότι τα διάφορα στρώματα του μέσου κινούνται το ένα σε σχέση με το άλλο με τη σωστή σειρά. Η κατανομή ταχύτητας στα λαμιναρισμένα στρώματα είναι συνήθως παραβολικής μορφής.
Με Re≥4000, οι δυνάμεις αδράνειας κυριαρχούν στη συμπεριφορά του ρέοντος μέσου και η ροή γίνεται ταραχώδης, με τα σωματίδια να κινούνται τυχαία κατά μήκος της ροής. Η κατανομή ταχύτητας σε ένα στρώμα με στροβιλική ροή γίνεται διάχυτη.
Στην κρίσιμη περιοχή, μεταξύ Re≤2000 και Re≥4000, οι συνθήκες ροής είναι απροσδιόριστες, είτε λαμιναρισμένης είτε θυελλώδους είτε μείγματος και των δύο. Οι συνθήκες καθορίζονται από παράγοντες όπως η λεία επιφάνεια του σωλήνα ή η παρουσία άλλων διαταραχών. Η έναρξη ροής σε έναν σωλήνα απαιτεί μια συγκεκριμένη διαφορά πίεσης για την αντιμετώπιση της τριβής στον σωλήνα και τους συνδέσμους. Το μέγεθος της διαφοράς πίεσης εξαρτάται από τη διάμετρο του σωλήνα, το μήκος και το σχήμα του, καθώς και από την ομαλότητα της επιφάνειας και τον αριθμό Reynolds.
Τι είναι το φαινόμενο Joule Thomson;
Όταν ένα ιδανικό αέριο ρέει μέσω ενός στραγγαλιστικού με σταθερή πίεση πριν και μετά το στραγγαλιστικό, η θερμοκρασία παραμένει σταθερή. Ωστόσο, προκύπτει πτώση πίεσης στη στραγγαλιστική στένωση, καθώς η εσωτερική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μειώνεται η θερμοκρασία. Στα πραγματικά αέρια, αυτή η μεταβολή θερμοκρασίας γίνεται μόνιμη, παρόλο που το ενεργειακό περιεχόμενο του αερίου παραμένει σταθερό. Αυτό ονομάζεται φαινόμενο Joule-Thomson. Η αλλαγή θερμοκρασίας είναι ίση με την αλλαγή πίεσης κατά μήκος της στραγγαλιστικής στένωσης πολλαπλασιασμένη με το συντελεστή Joule-Thomson.
Εάν το μέσο ροής έχει επαρκώς χαμηλή θερμοκρασία (≤+329°C για αέρα), προκύπτει πτώση θερμοκρασίας με τη στραγγαλιστική στένωση μέσω του στραγγαλιστικού, αλλά εάν το μέσο ροής είναι θερμότερο, προκύπτει αύξηση θερμοκρασίας. Αυτή η κατάσταση χρησιμοποιείται σε διάφορες τεχνικές εφαρμογές, π.χ. στην ψυκτική τεχνολογία και στον διαχωρισμό αερίων.
Σχετικά άρθρα
Πώς μεταφέρεται η θερμότητα;
25 Απριλίου, 2022
Για να κατανοήσετε τη λειτουργία του πεπιεσμένου αέρα, μια βασική εισαγωγή στη φυσική μπορεί να σας βοηθήσει πολύ. Μάθετε περισσότερα για τη θερμοδυναμική και πώς είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των αεροσυμπιεστών.
Αλλαγές κατάστασης για αέρια
18 Φεβρουαρίου, 2022
Για να κατανοήσετε τη λειτουργία του πεπιεσμένου αέρα, μια βασική εισαγωγή στη φυσική μπορεί να σας βοηθήσει πολύ. Μάθετε περισσότερα για τη θερμοδυναμική και πώς είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των αεροσυμπιεστών.