Лекции по Электрическому приводу

Дросселирование – это понижение давления и, следовательно, расширение движущегося газа, пара или жидкости при прохождении через дроссель (местное гидродинамическое сопротивление – сужение трубопровода, вентиль, кран, пористая перегородка и др.). Этот процесс широко применяется для измерения и регулирования расхода жидкостей и газов.
Адиобатическое (без теплообмена с окружающей средой) дросселирование обычно сопровождающиеся изменением температуры вещества. Этот эффект был обнаружен и исследован в 1852 – 62 годах и назван эффектом Джоуля-Томсона.
Эффект Джоуля-Томсона считается положительным, если вещество в процессе дросселирования охлаждается (ΔТ<0), отрицательным, если нагревается (ΔТ>0). Величина и знак эффекта определяется соотношением между работой вещества и работой сил внешнего давления, а также свойствами вещества.
В зависимости от условий дросселирования одно и то же вещество может как нагреваться, так и охлаждаться. Для каждого реального газа существует температура T_i, при которой (для данного давления) разность ΔT, Т, °С проходя через нулевое значение, меняет свой знак. Такая температура называется температурой инверсии. При малых перепадах давления наблюдается дифференциальный эффект Джоуля-Томсона, при котором изменение температуры также мало.
Эффект Джоуля-Томсона – один из основных процессов, применяемых в технике снижения газов и получения сверхнизких температур.
Для воздуха и многих других газов точка инверсии лежит выше комнатной температуры и они в процессе адиабатического дросселирования охлаждаются. На рисунке 3.2 для примера приведена кривая инверсии азота. В пределах кривой эффект положительный, вне кривой – отрицательный, для точек на самой кривой эффект равен нулю [1].

3.5. Гидравлические удары

Быстрое перекрытие трубопровода вызывает резкое повышение давления, которое распространяет кинетическую энергию упругой волны сжатия по трубопроводу против течения жидкости. Подход волны к какому-нибудь препятствию (изгибу трубопровода, задвижке и т.д.) вызывает явление гидравлического удара, т.е. резкое изменение давления жидкости, вызванное внезапным изменением скорости ее течения.

Ослабление гидравлического удара может быть достигнуто или увеличением времени перекрытия, или же включением каких-либо демпферов, поглощающих энергию волны. Для увеличения силы удара целесообразно применять жидкости без неоднородностей и мгновенные перекрытия.
Обычно вслед за гидравлическим ударом следует удар кавитационный, возникающий из-за понижения давления за фронтом ударной волны сжатия (явление кавитации рассмотрено далее). Волны сжатия в жидкости возникают также при различного рода взрывных явлениях в движущейся или покоящейся жидкости (глубинные бомбы).
Наличие явления гидравлического удара является вредным фактором для гидросистем, но возможно и позитивное использование этого явления, например для повышения динамической устойчивости энергосистемы при аварии на линии электропередач путем снижения мощности гидротурбины в результате уменьшения напора перед ней путем создания отрицательного гидравлического удара отводом части потока жидкости в резервуар.
Волну сжатия в жидкости можно вызвать также мощным импульсным электрическим разрядом между электродами, помещенными в жидкость (электрогидравлический эффект Юткина). Чем круче фронт электрического импульса, чем менее сжата жидкость, тем выше давление. Электрогидравлический удар применяется при холодной обработке металлов, для очистки электродов от налипшего на них металла при электролизе, для упрочения стальных колец турбогенераторов, при разрушении горных пород, интенсификации химических реакций и в других случаях.