Поток газа через трубопроводы и дросселирование

Compressed Air Wiki Thermodynamics Basic Theory Physics of Air Compressors

Термодинамика является одной из самых интересных отраслей физики, особенно применительно к воздушным компрессорам. В этой статье мы рассмотрим поток газа и дросселирование в рамках нашего введения в термодинамику.

Число Рейнольдса

формула для числа Рейнольдса, расчет

Число Рейнольдса представляет собой безразмерное соотношение между инерцией и трением в текучей среде.
Оно определяется следующим образом:

Каковы различные типы потоков в трубопроводе?

газ, протекающий по трубопроводу

Теоретически в трубопроводе существует два типа потоков. При Re <2000 вязкие силы доминируют в среде, и поток становится безвихревым. Это означает, что разные слои среды движутся в правильном порядке по отношению друг к другу. Распределение скоростей по ламинарным слоям обычно имеет параболическую форму.

При Re≥4000 силы инерции доминируют в поведении текучей среды, и поток становится турбулентным, причем частицы в потоке движутся случайным образом. Распределение скоростей по слою в турбулентном потоке становится диффузным.
В критической области от Re≤2000 до Re≥4000 условия потока не определены, они являются либо безвихревыми, либо турбулентными, либо теми и другими. Условия определяются такими факторами, как гладкость поверхности трубопровода или наличие других возмущений. Для запуска потока в трубопроводе требуется определенная разница давления, чтобы преодолеть трение в трубопроводе и муфтах. Величина разности давления зависит от диаметра трубопровода, его длины и формы, а также от гладкости поверхности и числа Рейнольдса.

Что такое эффект Джоуля-Томсона?

Когда идеальный газ протекает через ограничитель с постоянным давлением до и после ограничителя, температура остается постоянной. Однако на ограничителе возникает перепад давления и внутренняя энергия преобразуется в кинетическую. Именно по этой причине температура падает. Для реальных газов такое изменение температуры становится постоянным, хотя энергетическое содержание газа остается постоянным. Это называется эффектом Джоуля-Томсона. Изменение температуры равно изменению давления при дросселировании, умноженному на коэффициент Джоуля-Томсона.


Если текучая среда имеет достаточно низкую температуру (≤ + 329 °C для воздуха), при дросселировании через ограничитель происходит падение температуры, однако если текучая среда нагревается, вместо этого происходит повышение температуры. Такое состояние используется в некоторых технических системах, например в холодильной технике и для разделения газов.


Другие статьи по этой теме

Введение в термодинамику: основные принципы и законы газа

Чтобы понять процесс получения сжатого воздуха, необходимо определить некоторые базовые физические понятия. Узнайте больше о термодинамике и о том, как эта теория важна для понимания работы воздушных компрессоров.

Как происходит передача тепла?

Чтобы понять процесс получения сжатого воздуха, необходимо определить некоторые базовые физические понятия. Узнайте больше о термодинамике и о том, как эта теория важна для понимания работы воздушных компрессоров.

Изменения в состоянии газов

Чтобы понять процесс получения сжатого воздуха, необходимо определить некоторые базовые физические понятия. Узнайте больше о термодинамике и о том, как эта теория важна для понимания работы воздушных компрессоров.