Адіабатний процес

Що це адіабатний процес?

Адіабатичний процес — це такий перехід між станами газової системи, при якому обміну енергією з зовнішнім середовищем не відбувається. При цьому змінюються всі три термодинамічні характеристики системи (P, V, T), а кількість речовини n залишається постійним.

Розрізняють адиабатичеське  розширення і стиснення. Обидва процеси відбуваються тільки за рахунок внутрішньої енергії системи. Так, в результаті розширення тиск і особливо температура системи сильно падають. Навпаки, адиабатическое стиснення призводить до позитивного стрибка температури і тиску.

Адіабатична хмарка за літаком

Щоб не відбувався обмін теплом між навколишнім середовищем і системою, остання повинна мати теплоізольованими стінками. Крім того, скорочення тривалості протікання процесу значно зменшує тепловий потік від і до системи.

Приклади адіабатного процесу у природі

У природі в гірській місцевості, коли повітряна маса рухається вгору по схилу, то її тиск падає, вона збільшується в об’ємі і охолоджується. Цей адіабатичний процес призводить до зниження точки роси і до утворення рідких і твердих опадів.

 Приклади адіабатного процесу у техніці

 В холодильній техніці поряд із дроселюванням робочого тіла (рідини, газу, пари) для отримання низьких температур (холоду) використовують адіабатичне розширення робочого тіла із виконанням корисної роботи.
Машини, які використовуються в холодильних установках для охолодження робочого тіла (холодоагента) в процесі його розширення із виконанням роботи, називаються детандерами, які можуть бути поршневого або турбінного типів.

   

 Принципова схема поршневого адіабатичного детандера: 1-циліндр; 2-поршень; 3,4- клапани; 5- шток; 6- маховик (виконавчий механізм); 7- цапфи

Дана машина подібна до поршневого компресора, але лише з тією різницею, що циліндр 1 детандера добре теплоізольований, що забезпечує адіабатність розширення робочого тіла в ньому, та клапани 3,4 - вимушеної дії, тобто вони закриваються (відкриваються) за командою ззовні від відповідного пристрою.

Термодинамічні основи роботи поршневого адіабатичного детандера

 Індикаторна діаграма адіабатного детандера: 1-2-процес заповнення циліндра; 2-3- процес адіабатного розширення газу в циліндрі; 3-4- процес виштовхування газу із циліндра; 4-1 - вирівнювання тиску в циліндрі.

Відкривають клапан 4. Газ високого тиску р₁ надходить в циліндр детандера (т. 1) і штовхає поршень вправо на частину довжини ходу поршня (т. 2). (V₂ - об'єм газу в циліндрі).