Файл: Бушмелев, В. А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства учебник.pdf

всасывания, под действием выходящей струи удаляется из нее, в ка­ мере возникает вакуум, и транспортируемое тело непрерывно подса­ сывается через всасывающий патрубок, к которому присоединен вса­ сывающий трубопровод. Струйные насосы, в которых рабочим телом является пар, называют пароструйными. Струйные насосы, предна­ значенные для создания вакуума, иначе называют эжекторами, а предназначенные для подачи жидкости с избыточным давлением — инжекторами.

СИФОНЫ

В некоторых случаях необходимо поднять жидкость на некоторую высоту, чтобы после этого опустить ее ниже того уровня, от которого ее поднимали. Примером такого перемещения может служить пере­ качка жидкости из одного сосуда в другой, расположенный ниже. Для такой перекачки применяют простое устройство, называемое си­ фоном (рис. 3-19) и состоящее из изогнутой трубы.

Для того чтобы пояснить принцип работы сифона, выделим в нем объем жидкости, заключенный между сечениями S x и S 2 (как пока­ зано на рисунке). На поверхность жидкости в верхнем сосуде дейст­ вует атмосферное давление ра, н/м2, которое передается через жид­ кость, поэтому на сечение будет действовать снизу вверх такое же давление ра,н/м2. На это же сечение сверху вниз будет действовать давление, оказываемое весом столба жидкости высотой Іг,м. Величина этого давления (выраженная в н/м2) gh у, где у — удельный вес жид­ кости, кг/м3, g = 9,81 м/с2. Оба давления противоположны, в ре­

зультате чего на сечение S x снизу вверх действует давление

Pi = Pa— ghy-

Рассматривая сечение S 2 и повторяя те же рассуждения, найдем, что на него снизу вверх будет действовать давление

p2 = Pa— gHy-

Очевидно, на объем жидкости, заключенной в сифоне между се­ чениями S x и S 2, будет действовать разность давлений на концах си­ фона, т. е.

Др = Рі—Л = (Ра—gÄY)— (Ра—gH y)= gy{H — h) н/м2. (3-30)

Под действием этой разности давлений жидкость придет в движе­ ние и будет переходить из верхнего сосуда в нижний.

Из формулы (3-30) видно, что разность давлений в сифоне пропор­ циональна разности уровней жидкости в сосудах и удельному весу жидкости. Для того чтобы сифон мог действовать, атмосферное давле­

76

Если не учитывать потери напора при движении жидкости по трубе, ее давление в верхней части сифона равно

P = Pz— gyh.

Из этого следует, что с увеличением высоты h подъема давление р жидкости уменьшается. Это может привести к парообразованию и на­ рушению работы сифона. Давление, при котором происходит парооб­ разование жидкости, понижается с уменьшением ее температуры, по­ этому высота /г, на которую сифон может поднимать жидкость, будет тем больше, чем ниже ее температура. Так, при перекачке холодной воды сифон поднимает ее приблизительно до высоты 8 м. Воду, нагретую

до температуры около 90° С, сифон поднять не может.

до пересечения с кривой характеристики я 2 = 950 об/мин и из точки пересече­ ния опускаем перпендикуляр на ось абсцисс. Основание перпендикуляра даст отсчет производительности V насоса, которая равна 32,5 м3/ч.

77

Глава 4. СЖАТИЕ И ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ГАЗОВ

ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ГАЗА

Состояние газа определяется его давлением, температурой и удель­ ным объемом, которые связаны между собой следующей зависимостью

(уравнением Клапейрона):

Допустим, что 1 кг какого-либо газа заполняет цилиндр, в который вставлен поршень (рис. 4-1). Двигая поршень внутрь цилиндра, или, наоборот, наружу, мы, изменяя объем, будем соответственно сжимать или разрежать газ, что должно вызывать также изменения его давле­ ния и температуры.

В уравнение (4-1) входят три параметра состояния газа: давление р, удельный объем ѵ и температура Т. Очевидно, что изменение одного из них V не определяет, как будут изменяться два других параметра р и Т. Для того чтобы найти изменение всех параметров, нужно урав­ нение (4-1) дополнить другим равенством, характеризующим нагре­ вание или охлаждение газа.

78

Если 1 кг газа сообщить некоторое очень небольшое количество энергии dq в виде тепла, то часть этой энергии будет затрачена на на­ гревание газа, что вызовет повышение его температуры на dT. Тогда для dqx можно написать

dqi = cvdT,

где cv — теплоемкость газа.

При нагревании газ расширяется, и если поршень передвинется на некоторое также очень малое расстояние dx, м, то при этом будет совершена работа, на которую затратится энергия dq2.

На поршень газ оказывает давление р, н!м%, поэтому при площади поршня S, лі2, действующая на него сила N = pS, н.

Эта сила действует на пути dx и, следовательно, совершает работу pSdx.

Произведение Sdx представляет собой увеличение удельного объема dv газа, поэтому du = Sdx. Тогда pSdx = pdv.

Энергия, затраченная на расширение газа, равна dq2 = pdv.

Согласно закону сохранения энергии, количество dq подведенной к газу энергии должно равняться сумме ее затрат на нагревание dq2 и расширение газа dq2, т. е.

Уравнения (4-1) и (4-3) определяют изменение параметров газа. Если газ нагревать, сохраняя неизменным его объем и = const,

то du будет равно нулю и формула (4-3) примет вид dq = c0dT. Поэтому величину с„ называют теплоемкостью газа при постоян­

ном объеме.

Если нее газ нагревать и одновременно давать ему возможность расширяться так, чтобы его давление сохранялось постоянным, т. е. р = const, то, как следует из равенства (4-1), между увеличением удельного объема dv и увеличением температуры dT будет существо­ вать зависимость

Заменив согласно этому равенству величину pdv в формуле (4-3),

79