Содержание к диссертации
Введение
1. Эксергетическое представление в термодинамике необратимых процессов 30
1.1. Эксергия как термодинамический лагранжиан 30
1.2. Локальное уравнение эксергетического баланса однофазной сплошной среды 35
1.3. Локальное уравнение эксергетического баланса взвеси газ - твердые частицы 42
1.4. Эксергетический анализ процессов релаксации
2. Эксергетический анализ процессов в элементах энергетического и технологического оборудования 55
2.1. Эксергетические потери за счет необратимости процессов теплопроводности 55
2.1.1. Стационарная теплопроводность 56
2.1.2. Нестационарная теплопроводность 61
2.2. Теплопроводность в системах с минимальными эксергетическими потерями 66
2.3. Эксергетический анализ необратимых процессов в пограничном слое 74
2.3.1. Эксергетические потери в ламинарном пограничном слое при течении жидкости вдоль пластины 76
2.3.2. Эксергетические потери в ламинарном пограничном слое при стабилизированном течении жидкости в трубе 83
2.3.3. Эксергетические потери в турбулентном пограничном слое при течении жидкости около пластины и в трубе з
2.4. Диссипативные потери в осесимметричных телах вращения 96
2.4.1. Расчет диссипативных потерь диска, вращающегося в кожухе. 97
2.4.2. Расчет диссипативных потерь диска, вращающегося в неограниченном пространстве 107
2.4.3. Экспериментальное определение диссипативных потерь в роторах турбин ПО
3. Эксергетический анализ работы ядерной энергетической установки 117
3.1. Методы оценки энергетической эффективности 117
3.2. Эксергетический баланс ядерного реактора
3.2.1. Модель ядерного реактора 121
3.2.2. Расчет эксергии внутренних источников для единичного тепловыделяющего элемента 122
3.2.3. Расчет эксергии внутренних источников для активной зоны в целом . 130
3.2.4. Анализ эксергетических потерь в гетерогенном ядерном реакторе. 133
3.3. Расчет эксергетических потерь элементов тепловой схемы 137
3.3.1. Эксергетические потери в процессах совершения работы 137
3.3.2. Эксергетический анализ теплообменников 140
3.4. Эксергетические потери при обогащении ядерного топлива 148
3.4.1. Эксергетические потери при диффузионном способе обогащения 151
3.4.2. Эксергетические потери при центрифужном способе обогащения 153
3.5. Эксергетический баланс блока БН-800. 157
3.5.1. Эксергетический баланс тепловой схемы блока 158
3.5.2. Эксергетические потери в ядерном реакторе и промежуточных контурах 161
3.5.3. Сравнение эксергетической эффективности блоков 800 Мвт ТЭСиАЭС 163 4. CLASS Термодинамические процессы в релаксирующих и дисперсных системах 170 CLASS
4.1. Эффективные термодинамические функции 170
4.2. Динамическое уравнение состояния газа с твердыми частицами 178
4.3. Динамическое уравнение состояния газа с испаряющимися каплями 187
4.4. Гиперболическое уравнение теплопроводности 198
5. Неравновесная статистическая термодинамика процессов переноса в дисперсных системах 201
5.1. Метод интегралов по траекториям и гидромеханике дисперсных систем 201
5.2. Диффузия частиц в псевдоожиженном и виброожиженном слоях... 204
5.2.1. Случайное поведение частицы 204
5.2.2. Диффузия частицы в псевдоожиженном слое 208
5.2.3. Диффузия частиц в виброожиженном слое 211
5.2.4. Диффузионный механизм переноса тепла в виброожиженном слое 213
5.2.5. Статистическое моделирование теплообмена между виброожиженным слоем и продуваемым над ним газом 216
6. Работоспособность механохимического преобразователя энергии
Заключение 239
Список использованных источников
- Локальное уравнение эксергетического баланса однофазной сплошной среды
- Эксергетические потери в турбулентном пограничном слое при течении жидкости около пластины и в трубе
- Расчет эксергии внутренних источников для активной зоны в целом
- Динамическое уравнение состояния газа с испаряющимися каплями
Введение к работе
Работа выполнена на кафедре теоретической теплотехники УГТУ-УПИ в соответствии с координационным планом АН России по проблеме "Теплофизика и теплоэнергетика № 018400052222 (Программа Минобразования РФ "Человек и окружающая среда")".
Актуальность проблемы и цель работы. Все реальные процессы в макроскопических системах имеют диссипативную природу (необратимы). Уникальным инструментом для исследования таких процессов служит термодинамика необратимых процессов. Весьма актуально применение ее методов как для решения общих теоретических проблем, так и для анализа конкретных процессов в различных энергетических и технологических установках. При этом неравновесная термодинамика позволяет установить связи между различными процессами. Как правило, полученные решения лежат в основе инженерных методик, необходимых для расчета, проектирования и эксплуатации технологического оборудования.
В настоящее время важное значение имеют проблемы энергосбережения. Для их успешного решения нужны методы определения качества энергии и эффективности ее использования. Теоретической основой для разработки таких методов является эксергетический анализ и аппарат неравновесной термодинамики. Слабой стороной традиционного эксергетического анализа, основанного на уравнениях баланса эксергии, является то обстоятельство, что система рассматривается как "черный ящик", то есть, внутренние процессы в ней не конкретизируются. В результате эксергетические потери оказываются общими для всей системы. Методы неравновесной термодинамики позволяют разделить потери по областям локализации и физическим процессам и проанализировать последние.
Для интенсификации многих процессов в энергетике и различных технологиях используются дисперсные среды, для которых в настоящее время предложено большое количество физических и математических моделей. При их формулировке используются континуальные уравнения баланса массы, импульса, энергии, энтропии. Эти же уравнения необходимы в эксергетическом анализе, основанном на локальном уравнении баланса эксергии.
Построение моделей поведения дисперсных сред связано с серьезными трудностями, что в значительной мере вызвано стохастической природой таких систем. В гидромеханике дисперсных сред используются как феноменологические, так и статистические методы. Один из принципиально новых подходов основан на анализе возможных (случайных) траекторий дисперсных частиц при помощи фейнмановских интегралов по траекториям, что позволяет вывести континуальные уравнения сохранения и проанализировать случайное движение отдельных частиц.
Важную роль в исследовании поведения дисперсных сред играет и релаксационный формализм неравновесной термодинамики. Релаксационные методы позволяют получить эффективные термодинамические свойства дисперсных систем и динамические уравнения состояния, которые описывают протекание процессов во времени, причем в качестве переменных выступают обычные термодинамические параметры, такие, как давление, объем, температура и т. п.
Известный интерес представляют процессы механохимического преобразования энергии. Это преобразование осуществляется мышцами, причем инженерные аналоги таких систем отсутствуют. Мышца представляет собой химически активную гетерогенную среду с определенными реологическими свойствами. Для анализа процессов механохимического преобразования используются методы классической и неравновесной термодинамики, при этом важной задачей является определение работоспособности мышцы.
Целью работы является развитие эксергетического анализа и методов исследования диссипативных процессов на основе термодинамики необратимых процессов.
Поставлены следующие задачи, решение которых выносится на защиту:
- получение локального уравнения эксергетического баланса и установление связи эксергетических потерь с производством энтропии;
- введение эксергетического представление в неравновесной термодинамике на основе диссипативной функции и формулировка вариационного принципа;
- использование вариационного принципа для решения задач минимизации эксергетических потерь в процессах теплопроводности и теплообмена и получение формул для распределений температур и внутренних тепловыделений в системах с минимальными эксергетическими потерями;
- анализ на основе диссипативной функции эксергетических потерь в конкретных системах и процессах (стационарная и нестационарная теплопроводность, конвективный теплообмен, вращающийся ротор турбины, процессы в ядерном реакторе, обогащение ядерного топлива);
- введение эффективных термодинамических производных для дисперсных систем в операторном представлении на основе релаксационного формализма неравновесной термодинамики и получение гиперболического уравнения теплопроводности и динамических уравнений сжатия газа с твердыми и жидкими частицами;
- использование гиперболического уравнения теплопроводности для исследования эффективных свойств виброожиженного слоя;
- эксергетический анализ процессов релаксации;
- анализ случайных траекторий дисперсных частиц псевдоожиженного слоя и вывод континуальных уравнений сохранения для дисперсной среды при помощи фейнмановских интегралов по траекториям; - изучение механизма переноса тепла в виброожиженном слое на основе спектрального анализа случайного движения частиц;
- термодинамический анализ механохимического преобразования энергии мышцей и получение соотношений для определения работоспособности последней и КПД процесса преобразования энергии.
Полученные в работе результаты обладают научной новизной. Их достоверность обусловлена применением современных физических представлений и математических методов анализа, а также имеющимися в литературе теоретическими и экспериментальными данными.
Практическая значимость работы и реализация ее результатов. Решения конкретных задач доведены до конечных формул, которые, по существу, являются основой инженерных методик эксергетического анализа и расчета диссипативных процессов в технологических и энергетических: установках.
Отдельные результаты работы вошли в учебник Техническая термодинамика / под ред. А. С. Телегина. М.: Металлургия. — 1992. -гл. 9-240с. и монографии
Термодинамика, экология и энергетическая эффективность/Белоусов B.C., ЯсниковГ.П. и др. Екатеринбург: Изд-во "Полиграфист". — 1999.—204 с. Биомеханика неоднородного миокарда/Мархасин B.C., Кацнелъсон Л.В. и др. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН. — 1999. - гл. 10. - С. 193-201. Введение в биомеханику неоднородного миокарда/Изаков В.Я., Мархасин B.C., и др. М.: Наука, 2000. - 208 с.
Вибро- и псевлоожиженные системы/Голдобин Ю.М., Лумми А.П. и др. Екатеринбург: Изд-во УГТУ-УПИ. - 2003.-гл.5.- С. 149-180.
Результаты работы использованы в научно-исследовательских и производственных организациях энергетики и металлургии, а также в учебном процессе высших учебных заведений, о чем свидетельствуют справки, приведенные в приложениях.
Автор внес личный вклад в постановку проблемы и выполнил решения конкретных задач эксергетического, термодинамического и статистического анализа, а также принимал участие в экспериментальных исследованиях на стадиях постановки эксперимента, обработки экспериментальных данных и обсуждения результатов.
Апробация работы. Основные результаты работы опубликованы в 5 монографиях и 47 статьях и трудах конференций и доложены на 22 конференциях и школах-семинарах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, приложений и списка литературы, включающего 236 источников, изложена на 270 страницах, включает 50 рисунков и 13 таблиц. Ключевые слова: эксергия, термодинамика, диссипация, производство энтропии, вариационный принцип, релаксационный формализм, динамическое уравнение состояния, статистическая механика, уравнения баланса, механохимические процессы
Автор выражает признательность своему научному консультанту профессору Г.П. Ясникову, коллективу кафедры теоретической теплотехники УГТУ - УПИ, а также профессорам Ю.М. Голдобину, Ю.М. Бродову, СЕ. Щеклеину за помощь и поддержку на разных этапах работы.
Локальное уравнение эксергетического баланса однофазной сплошной среды
Работа выполнена на кафедре теоретической теплотехники УГТУ-УПИ в соответствии с координационным планом АН России по проблеме "Теплофизика и теплоэнергетика № 018400052222 (Программа Минобразования РФ "Человек и окружающая среда")".
Актуальность проблемы и цель работы. Все реальные процессы в макроскопических системах имеют диссипативную природу (необратимы). Уникальным инструментом для исследования таких процессов служит термодинамика необратимых процессов. Весьма актуально применение ее методов как для решения общих теоретических проблем, так и для анализа конкретных процессов в различных энергетических и технологических установках. При этом неравновесная термодинамика позволяет установить связи между различными процессами. Как правило, полученные решения лежат в основе инженерных методик, необходимых для расчета, проектирования и эксплуатации технологического оборудования.
В настоящее время важное значение имеют проблемы энергосбережения. Для их успешного решения нужны методы определения качества энергии и эффективности ее использования. Теоретической основой для разработки таких методов является эксергетический анализ и аппарат неравновесной термодинамики. Слабой стороной традиционного эксергетического анализа, основанного на уравнениях баланса эксергии, является то обстоятельство, что система рассматривается как "черный ящик", то есть, внутренние процессы в ней не конкретизируются. В результате эксергетические потери оказываются общими для всей системы. Методы неравновесной термодинамики позволяют разделить потери по областям локализации и физическим процессам и проанализировать последние.
Для интенсификации многих процессов в энергетике и различных технологиях используются дисперсные среды, для которых в настоящее время предложено большое количество физических и математических моделей. При их формулировке используются континуальные уравнения баланса массы, импульса, энергии, энтропии. Эти же уравнения необходимы в эксергетическом анализе, основанном на локальном уравнении баланса эксергии.
Построение моделей поведения дисперсных сред связано с серьезными трудностями, что в значительной мере вызвано стохастической природой таких систем. В гидромеханике дисперсных сред используются как феноменологические, так и статистические методы. Один из принципиально новых подходов основан на анализе возможных (случайных) траекторий дисперсных частиц при помощи фейнмановских интегралов по траекториям, что позволяет вывести континуальные уравнения сохранения и проанализировать случайное движение отдельных частиц.
Важную роль в исследовании поведения дисперсных сред играет и релаксационный формализм неравновесной термодинамики. Релаксационные методы позволяют получить эффективные термодинамические свойства дисперсных систем и динамические уравнения состояния, которые описывают протекание процессов во времени, причем в качестве переменных выступают обычные термодинамические параметры, такие, как давление, объем, температура и т. п.
Известный интерес представляют процессы механохимического преобразования энергии. Это преобразование осуществляется мышцами, причем инженерные аналоги таких систем отсутствуют. Мышца представляет собой химически активную гетерогенную среду с определенными реологическими свойствами. Для анализа процессов механохимического преобразования используются методы классической и неравновесной термодинамики, при этом важной задачей является определение работоспособности мышцы. Целью работы является развитие эксергетического анализа и методов исследования диссипативных процессов на основе термодинамики необратимых процессов.
Эксергетические потери в турбулентном пограничном слое при течении жидкости около пластины и в трубе
Эксергетические (энтропийные) потери могут быть найдены независимо по формуле Гюи-Стодолы АЕ-=Т0А\ (5). где Д{ S - производство энтропии, вызванное необратимостью процессов (диссипативными эффектами). Величина dtS определяется из уравнения баланса энтропии [60], играющего основную роль в термодинамике необратимых процессов.
Недостатком такого подхода является то обстоятельство, что процессы, происходящие внутри системы не конкретизируются и поэтому детальные механизмы процессов диссипации не учитываются — метод определяет только интегральный эффект, хотя может быть применен и к отдельному процессу, если его удается выделить из всей совокупности процессов, происходящих в системе.
Дальнейшее развитие методов эксергетического анализа базируется на локальном уравнении эксергетического баланса [58], которое получается из интегрального (3) стандартным способом при помощи теоремы Гаусса -Остроградского. Для вывода локального уравнения вводятся плотности эксергии и ее потоков. Локальные эксергетические потери оказываются связанными с производством энтропии в соответствии с формулой Пои — Стодолы (5), что дает возможность использовать в расчетах аппарат неравновесной термодинамики. Поскольку производство энтропии определяется суммой произведений потоков и сил, возникает возможность дифференцировать эксергетические потери по физическим причинам, их вызывающим, и областям локализации, что делает анализ более содержательным. Однако предлагаемый подход усложняет вычислительную задачу (по сравнению с составлением интегральных балансов), так как в общем случае требуется привлечение аппарата математической физики и вычисление довольно сложных интегралов. В результате каждая задача требует своего оригинального решения.
При решении рассмотренных в настоящей работе задач использована линейная термодинамика необратимых процессов. В основе теории лежит уравнение баланса энтропии в локальной форме
Смысл этого равенства состоит в том, что полная скорость изменения энтропии г определяется суммой потока энтропии лГ связанного с взаимодействием системы с окружающей средой, и производства энтропии связанного с необратимостью процессов в системе. Производство энтропии вычисляется на основе фундаментального уравнения Гиббса, обобщающего первый и второй законы термодинамики. Полная система уравнений, необходимых для вычисления производства энтропии, включает уравнения баланса массы, различных видов энергии и импульса. В результате получается универсальная структура, о которой упоминалось выше:
Для потоков J і выполняются линейные феноменологические соотношения причем матрица кинетических коэффициентов симметрична, h (теорема Онзагера). Видно, что в общем случае каждый поток зависит не только от сопряженных сил , но и от всех остальных. Симметрия кинетических коэффициентов важна при формулировке вариационных принципов неравновесной термодинамики [4]. Выражение для производства энтропии (7) соответствует так называемому энтропийному представлению в термодинамике необратимых процессов. Переход к диссипативной функции соответствует энергетическому представлению [4], при этом правую часть (6) оставляют в неизменном виде, считая температуру Т обобщенной силой. Это позволяет записывать феноменологические уравнения в виде (8). В настоящей работе предложено эксергетическое представление с диссипативной функцией, характеризующей эксергетические потери,
Соотношение (10) позволяет ввести термодинамические силы в эксергетическом представлении [59]. Выражение для е может быть получено дифференцированием (5) по времени.
Все уравнения неравновесной термодинамики можно вывести из одного единственного вариационного принципа.
Первая формулировка вариационного принципа появилась одновременно с возникновением термодинамики необратимых процессов и была названа Онзагером в 1931 году как "принцип наименьшего рассеяния энергии" [61, 62]. Этот принцип был развит в дальнейшем в работах М. Био [63], И. Дьярмати [4], И.Ф. Бахаревой [64] и других. Первая формулировка относилась к частному случаю теплопроводности и была получена варьированием по потокам /, при постоянных силах Х{ выражения
Расчет эксергии внутренних источников для активной зоны в целом
Как уже отмечалось выше, для того, чтобы использовать формулу (2.166) для расчета потерь в элементах энергетического оборудования (роторах компрессоров и турбин) необходимо знать характеристическое число Рейнольдса, для которого различными авторами приводятся различные значения. В данной работе величина этой характеристики определяется по экспериментальным данным.
0, враща Экспериментальное определение днссипатнвиых потерь в роторах турбин Экспериментальные данные были получены для серийных роторов турбин Т-110-130 и Т-175/210-13 ющихся в камере разгонно-балансировочного устройства (рис.2.13). Размеры этой камеры позволяют рассматривать роторы с дисками (рис.2.14) как тела, вращающиеся в свободном (неограниченном) пространстве. По формуле (2.166) можно рассчитать потери мощности на трение в каждом диске ротора, суммировать их, учитывая при этом потери на валу ротора и на ободе диска.
Разгонно-балансировочный стенд типа «Schenk» представлял собой камеру 6, в которую помещался ротор 5. Система привода состояла из
Автор принимал участие в постановке эксперимента, разработке методики, обработке и обсуждении результатов эксперимента. Опытные данные были получены СА.Требухиным [124]. реверсивных двигателей постоянного тока 4, питаемых двумя генераторами 1. Вал генератора через муфты присоединялся к ротору турбины, установленному на подшипниках передвижной каретки 5. Камера полезным объемом 2900 м3 герметично уплотнялась, что позволяло создать в ней вакуумными насосами глубокое разрежение (до 60 Па). Несмотря на большой внутренний объем камеры, насосы Руста обеспечивали наибольшее разрежение в течение 30-40 мин.
Частоту вращения ротора можно было изменять в широком диапазоне -от 0 до 6000 об/мин. Мощность, затрачиваемая на привод установки, определялась по напряжению U и силе тока /, измеряемыми цифровыми электронными приборами 2, 3 фирмы «Дана» (США) с классом точности О, I для вольтметра и 0,5 для амперметра.
Относительная погрешность при измерении мощности на приводе установки составляла 14,7 % при частоте вращения 500 об/мин. и 3,2 % при частоте 3000 об/мин.
При выборе методики экспериментальных исследований потерь мощности при вращении ротора турбины за основу была взята идея вращения серийного ротора в камере большого объема, где давление среды можно изменять в широких пределах (от 60 Па и выше) [125 - 128].
В камеру балансировочной установки помещались серийные роторы ВД паровых турбин типа Т-100-130 и Т-175-130 с облопаченными и необлопаченными дисками. Потери мощностей на трение и вентиляцию оценивались по электрической мощности на приводе установки при фиксированных частотах вращения 500; 1000; 1500; 2000; 2500; 3000 об/мин. На каждой фиксированной частоте эксперименты проводились при различных давлениях среды в камере.
Количественные оценки потерь мощности на трение и вентиляцию производились по балансу мощностей, уравнение которого можно записать в виде N -N -N =N +N =N , (2.167) пр об подш mp в т.в 113 где Nnp — мощность на электроприводе установки; N06 — потери мощности в электрических обмотках двигателей привода; Nnodiu - потери мощности в подшипниках ротора и привода; Nmp - потери мощности на трение в цилиндрических частях ротора, дисках и ободах дисков; Ne - потери мощности на вентиляцию в лопатках дисков; Nm.e. — суммарные потери мощности на трение и вентиляцию при вращении ротора. При глубоком вакууме (р=60 Па) потерями на трение и вентиляцию можно пренебречь (JVw.e.= 0), поэтому при этом давлении мощность привода расходуется только на преодоление трения в подшипниках привода и ротора, а также на электрические потери в обмотках двигателей привода установки.
Считая, что потери в обмотках и подшипниках не зависят от давлений, можно оценить потери на трение и вентиляцию по разности мощностей, измеренных на приводе установки при выбранных давлениях и давлении р = 60 Па:
Методика проведения опытов позволяет выделить отдельно потери мощности на трение и вентиляцию, устанавливая в камере роторы с облопаченными и необлопаченными дисками:
Измеряя мощность привода установки при давлениях среды в камере р=60 Па и атмосферном, можно определить суммарную потерю мощности на трение для цилиндрических частей ротора, ободов дисков и боковых поверхностей дисков:
Динамическое уравнение состояния газа с испаряющимися каплями
Наиболее удобно обогащать ядерное топливо, воздействуя на смесь изотопов, находящихся в газообразном состоянии; самым пригодным для этого оказался гексафторид урана UF . В процессах обогащения урана можно считать, что UF s представляет собой двухкомпонентную смесь, состоящую из гексафторидов U и U. В настоящее время основными методами обогащения урана являются газовая диффузия и центробежный метод разделения. Однако доступная информация об этих методах весьма ограничена.
Для статистических методов разделения, к которым относятся газодиффузионный и центробежный, свойственно многократное повторение первичного эффекта разделения. Этот эффект разделения обычно характеризуется коэффициентами разделения а или обогащения Є [146] (рис.3.11):
Схема разделительной ступени. F, с0 — расход смеси изотопов и концентрация легкого изотопа на входе в разделительную ступень (питание); W, су — расход и концентрация обедненной смеси (отвал); Р, сх— расход и концентрация обогащенной смеси (отбор)
Критерий, позволяющий описать и оценить величину, характеризующую любое достигаемое разделение при любом заданном изотопном составе, был предложен Пайерлсом и Дираком [147] и назван функцией ценности или потенциалом разделения. Работа разделения, которая выполняется в единичной разделительной ступени или в целом в установке и каскаде, рассматривается как приращение этой функции или потенциала разделения, характеризующее изменение изотопного состава в потоке гексафторида урана при прохождении через ступень разделения или каскад, а сама эта функция имеет вид где с - содержание U в двухкомпонентной газовой смеси урана UFe-Таким образом, минимальную теоретическую работу разделения можно записать (с точностью до множителя RT) в виде A = PV(cx)+WV(cy)-FV{c0). (3.56)
Производительность заводов по обогащению ядерного топлива принято характеризовать в единицах разделительной работы (ЕРРах), представляющих собой работу разделения, равную 1 кг. Удельную разделительную работу принято относить к массе отбора:
Реальная работа разделения, как отмечалось еще в [148], на несколько порядков выше и зависит от способа обогащения. Именно эта работа составляет основную долю эксергетических потерь в процессе подготовки топлива.
Увеличение концентрации в единичной разделительной ступени невелико в силу небольшой разницы в молекулярных массах изотопов. Для получения требуемых степеней обогащения используется большое количество разделительных устройств, объединенных в каскады (рис.3.12). Расчетам каскадов посвящены отдельные исследования [149], но ориентировочное число ступеней в обогатительной и отвальной частях каскада можно оценить по Теоретическая работа разделительной ступени с точностью до множителя ЛГравна[147] „2 (3.59) A = G тогда суммарный расход каскада & - обог + обедн А (3.60) причем суммарный расход может на несколько порядков превышать отбор.
Основные эксергетические потери связаны с необходимостью преодолеть гидравлические сопротивления диффузионных ячеек при газодиффузионном способе обогащения и разогнать поток при центробежном. Эксергетические потери при диффузионном способе обогащения При диффузионном способе разделения [150] поток газа прокачивается через пористую перегородку, в которой должен реализоваться свободномолекулярный режим течения, то есть выполняться условие Л » а (Я - средняя длина свободного пробега, а — средний поперечный размер пор, рис.3.13).
При определении фактического коэффициента разделения учитываются поправки на деление потока пополам при каскадировании, на количество перегородок, обеднение газа легким компонентом в пограничном слое у перегородки, снижающие коэффициент разделения более, чем в 2 раза. В каждом разделительном устройстве эксергетические потери связаны с повышением давления газа в компрессоре и охлаждением в холодильнике. Оценим эти потери на примере данных, приведенных в [147]: - давление газа на всасе компрессора pi 25 кПа; - давление газа перед перегородкой р2 100 кПа\ - температура перед перегородкой f / = 80 С. Удельная работа, затрачиваемая в компрессоре на сжатие газа [152]
