Was ist die Drosselung von Nassdampf?

Drosselungsprozess – Isenthalpic Process

Ein Drosselvorgang ist ein thermodynamischer Vorgang , bei dem die Enthalpie des Gases oder Mediums konstant bleibt (h = const) . Tatsächlich gehört der Drosselungsprozess zu den isenthalpischen Prozessen . Während des Drosselvorgangs wird keine Arbeit vom oder am System verrichtet (dW = 0) und in der Regel findet keine Wärmeübertragung ( adiabat ) vom oder in das System (dQ = 0) statt. Andererseits kann der Drosselungsprozess nicht isentrop sein, sondern ist ein grundsätzlich irreversibler Prozess . Merkmale des Drosselvorgangs:

1. Keine Arbeitsübertragung
2. Keine Wärmeübertragung
3. Irreversibler Prozess
4. Isenthalpic Prozess

Eine Drosselung der Strömung verursacht erhebliche Verringerung des Drucks , becauses eine Drosselvorrichtung mit einem verursacht lokalen Druckverlust . Eine Drosselung kann einfach durch Einbringen einer Drossel in eine von einem Gas oder einer Flüssigkeit durchströmte Leitung erreicht werden. Diese Einschränkung erfolgt üblicherweise durch ein teilweise geöffnetes Ventil oder einen porösen Stopfen. Solche Druckverluste werden allgemein als geringe Verluste , obwohl sie oft für einen großen Teil des Kontos Druckverlust . Die geringen Verluste sind ungefähr proportional zum Quadrat der Durchflussmenge und können daher über den Widerstandsbeiwert K leicht in die Darcy-Weisbach-Gleichung integriert werden .

Drosselung von Nassdampf

Nassdampf zeichnet sich durch die Dampfqualität aus , die von Null bis Eins reicht – offenes Intervall (0,1). Die Drosselung des Nassdampfes ist auch mit der Enthalpieerhaltung verbunden . Enthalpie bleibt erhalten, da keine Arbeit vom oder am System verrichtet wird (dW = 0) und normalerweise keine Wärmeübertragung (adiabatisch) vom oder in das System (dQ = 0) stattfindet. In diesem Fallbewirkt jedoch eine Druckminderung eine Erhöhung der Dampfqualität . Wenn der Druck abfällt, verdampft ein Teil der Flüssigkeit im Nassdampf und erhöht die Dampfqualität (dh Trockenheitsanteil). Dieser Vorgang findet statt, weil die Sättigungstemperaturist bei niedrigerem Druck niedriger. Der Dampf mit niedrigerer Temperatur, niedrigerem Druck und höherer Qualität enthält dieselbe Enthalpie wie der ursprüngliche Dampf.

Beispiel: Drosselung von Nassdampf

Eine Hochdruckstufe einer Dampfturbine arbeitet im stationären Zustand mit Einlassbedingungen von 6 MPa, t = 275,6°C, x = 1 (Punkt C). Dampf verlässt diese Turbinenstufe mit einem Druck von 1,15 MPa, 186°C und x = 0,87 (Punkt D). Bestimmen Sie die Dampfqualität des Dampfes bei Drosselung von 1,15 MPa auf 1,0 MPa. Angenommen, der Prozess ist adiabatisch und das System erledigt keine Arbeit.

Siehe auch: Steam-Tabellen

Lösung:

Die Enthalpie für den Zustand D muss anhand der Dampfqualität berechnet werden:

h _{D, nass} = h _D,Dampf x + (1 – x ) h _D,flüssig  = 2782 . 0,87 + (1 – 0,87) . 790 = 2420 + 103 = 2523 kJ/kg

Da es sich um einen isenthalpischen Prozess handelt, kennen wir die Enthalpie für den Punkt T. Aus Dampftabellen müssen wir die Dampfqualität mit derselben Gleichung ermitteln und die Gleichung für die Dampfqualität x lösen:

h _{T, nass} = h _T,Dampf x + (1 – x ) h _T,flüssig

x = ( h _{T, nass} – h _{T, flüssig} ) / ( h _{T, Dampf} – h _{T, flüssig} ) = (2523 – 762) / (2777 – 762) = 0,874 = 87,4%

In diesem Fall des Drosselungsprozesses (1,15MPa auf 1MPa) steigt die Dampfqualität von 87% auf 87,4% und die Temperatur sinkt von 186°C auf 179,9°C.