2. Термодинамические основы процесса сжатия газов

153

при давлении значительно ниже атмосферного, а нагнетание—при "давлении, несколько превышающем атмосферное.

В химической промышленности применяют также струйные ком­прессоры и вакуум-насосы, по устройству подобные струйным насосам для перемещения жидкостей. В струйных компрессорах и вакуум-насосах отсасывание и сжатие газов осуществляется за счет кинетической энергии струи вспомогательной жидкости или пара.

Вентиляторы и газодувки большой производительности, создающие разрежение, называются эксгаустерами. Для получения более глубокого вакуума применяют поршневые и ротационные вакуум-насосы, не отличающиеся по принципу действия от компрессоров.

Уравнения состояния газа и термодинамические диаграммы., Сжатие реального газа сопровождается изменением его объема, давления и тем- пературы. Соотношение между этими параметрами при давлении не более 10⁶ н/м* (~10 ат) характеризуется уравнецием состояния идеальных газов.

При давлениях более 10⁶ н/м² (р >> 10 ат) следует пользоваться урав- нением Ван-дер-Ваальса или другим уравнением, более точно описы- вающим зависимость между объемом, давлением и температурой газа при повышенных давлениях. ^

Уравнение Ван-дер-Ваальса имеет вид

Однако для практических расчетов наиболее удобна и надежна термо­динамическая диаграмма температура—энтропия, или Т—S-диаграмма, которая строится на основании опытных' данных.

На Т—S-диаграмме (рис. IV-1) нанесена пограничная кривая АКВ, максимум на кото­рой соответствует критической точке К. В области, ограниченной этой кривой и осью абсцисс (область влажного пара), одновременно сосуществуют две фазы — жидкость и пар. Левая ветвь КА пограничной кривой соответствует полной конденсации пара (исчезновению паро­вой фазы)- Для нее степень сухости х = 0. Правая ветвь КВ соответствует полному испаре­нию жидкости (исчезновению жидкой фазы) и образованию сухого пара. Для ветви КВ сте­пень сухости х = 1. Слева от пограничной кривой находится область существования только жидкой фазы, справа — только паровой (газообразной) фазы. Координаты критической точки К характеризуют критические параметры газа.

В области влажного пара проведены линии постоянной влажности (х = const). Линии постоянных температур (изотермы) и энтропии (Т = const и S = const) параллельны соот­ветственно абсциссе и ординате. Изобары (р = const) в области перегретого пара направлены круто вверх, а в области влажного пара совпадают с изотермами, так как тепло здесь рас­ходуется на испарение жидкости без изменения температуры. В области жидкой фазы изо­бары почти полностью сливаются с пограничной кривой вследствие незначительной сжи­маемости жидкостей и слабого влияния давления на их физические свойства.

На диаграмме Т—5 нанесены также линии постоянной энтальпии » = const (изоэн- тальпы). Энтальпия реальных газов зависит не только от температуры, но и от давления, поэтому изоэнтальпа реальных газов не совпадает с изотермой.

Все параметры газа на Т—S-диаграмме отнесены к 1 кг газа.