Автомобиль с изотермическим фургоном и боковой защитой

Фургон изотермический на грузовике Исузу

Конструктивно изотермический фургон состоит из основания, каркаса, наружных и внутренних обшивок с утеплителем и задних распашных дверей. Рассмотрим составляющие фургона более подробно.

Все фотографии размещенные на сайте отображают только общую компоновку изделия и не несут информацию о применяемых материалах и комплектующих.

Что представляет собой изотермический фургон?

Изотермический фургон — это герметичная конструкция, установленная на стальную сварную раму грузового автомобиля. Принцип работы такого кузова во многом схож с обычным термосом – стенки сохраняют рекомендованную температуру внутри фургона на некоторое время и уменьшают теплообмен с внешней средой за счет устранения всех возможных путей передачи тепла.

Изотермические фургоны обычно используют для транспортировки продуктов питания, не требующих сильного охлаждения (овощи и фрукты, молочная продукция, вяленые и копченые изделия, а также медикаменты и растения). Для перевозки замороженного товара на изотермические кузова устанавливают холодильное оборудование (рефрижераторы) широко известных производителей (Thermo King, Carrier, Zanotti, Global Freeze, Thermal Master). Холодильные установки поддерживают необходимую и особо точную температуру, влажность и, в целом, микроклимат внутри фургона в течение всего процесса транспортировки. В результате изотермический фургон превращается в фургон-рефрижератор.

Использование изотермического фургона наиболее эффективно при температуре воздуха в диапазоне от +20 ^оС до -10 ^оС. Потребительские свойства продукции способны оставаться неизменными в течение продолжительного времени, особенно при условии небольшой разницы с температурой внешней среды и рекомендованной температуры для перевозимого груза.

Изотермический фургон состоит из сэндвич-панелей, внутри которых расположен утеплитель (теплоизолятор), обеспечивающий высокие теплоизоляционные свойства. Как правило, в качестве утеплителя подавляющее большинство компаний использует либо пенополистирол (пенопласт), либо экструдированный пенополистирол, либо пенополиуретан (ППУ). ППУ — самый эффективный теплоизолятор, но его производство технологически трудоёмко, поэтому лишь немногие компании могут позволить себе собственный выпуск изотермических кузовов из сэндвич-панелей с «начинкой» из пенополиуретана.

Заливные сэндвич-панели нашего производства толщиной всего 10 см обеспечивают такую же теплоизоляцию, как кирпичная кладка толщиной 65 см или стена из ячеистого бетона толщиной 50 см. Изотермический фургон из заливных сэндвич–панелей позволяет особо точно (при условии монтажа холодильной установки) поддерживать необходимый температурный режим при транспортировке грузов на любые расстояния.

Основное предназначение изотермического фургона — перевозка товаров, требующих защиты от температурных и климатических воздействий окружающей среды на определенный промежуток времени. Изотермический фургон должен как можно дольше сохранять рекомендуемую температуру хранения перевозимых грузов. Этим и определяется эффективность изотермического фургона, т.е способность сохранять необходимую температуру внутри кузова на максимальный период времени. Данная способность зависит от коэффициента теплопроводности, которая, в свою очередь, зависит от следующих факторов:

1. Толщина сэндвич-панелей;
Толщина панелей может быть от 40 до 100 мм (все зависит от поставленных задач).
2. Качество теплоизолятора;
В качестве теплоизолятора сэндвич-панелей, как уже говорилось выше, может применятся пенопласт, экструдированный пенополистирол и пенополиуретан. Пенополиуретан и экструдированный пенополистирол обладают лучшими свойствами по сравнению с пенопластом.
3. Качество сборки фургона;
4. Качество уплотнителей дверей.

Изотермические фургоны «Купава» выпускаются четырех видов:

1. Два вида собираются из 3-хслойных заливных сэндвич-панелей по бескаркасному типу. Коэффициент теплопроводности 0,9 Вт/м² °С. Рекомендуются для перевозки грузов, не требующих климатического контроля.
2. Другие два изготовлены по каркасной технологии из 4-хслойных панелей с пенополиуретаном, склеенных вакуумным способом. Коэффициент теплопроводности 0,7 Вт/м² °С. Международная классификация – FRB. Кузова этой серии рекомендуются для перевозки грузов (за исключением продуктов глубокой заморозки) требующих климатического контроля.

Изотермический фургон с наружной стороны покрывается полимерным покрытием для улучшения теплоизоляционных свойств. По желанию заказчика внутреннее пространство может обшиваться профилированным оцинкованным листом, пластиком, фанерой или иным материалом, не подвергающимся химическому воздействию.

Изотермический фургон нашего производства имеет 5-тислойный клееный сплошной (не стыкованный) пол из монолитной сэндвич-панели повышенной прочности для обеспечения возможности проведения погрузочно-разгрузочных работ. Покрытие пола внутри кузова – полиуретановая заливка с добавлением кварцевого песка. Толщина покрытия 3 мм. Для защиты от атмосферных воздействий со стороны подрамника (внешняя сторона пола кузова) – оцинкованный стальной лист. Утеплитель – пенополистирол ПСБ 35 (для коэффициента теплопроводности 0,7 Вт/м² °С) и экструдированный пенополистирол (для коэффициента 0,4 Вт/м² °С) плотностью 45 кг/м³.

Изотермический фургон ‘Купава’. Структура пола.

Фургоны «Купава» устанавливаются на шасси автомобилей ГАЗ, КАМАЗ, МАЗ, Mercedes, MAN, Volvo, Volkswagen, Peugeout, Ford, Iveco, Citroen, Isuzu, Nissan, Scania, Hyundai, FAW, BAW-Tonic, прицепов и полуприцепов и представлены в виде облегченных конструкций объемом от 3,5 до 40 м³ и фургонов-рефрижераторов от 9 до 80 м³.

Изотермический фургон может быть оснащен холодильной установкой (рефрижератором), предпусковым подогревателем, гидробортом (гидролифт). Кроме того, в дополнительную комплектацию входят лестницы, полки, перегородки, люки, сдвижные внутренние стенки, система крюков для перевозки мясных туш (тушевозы), такелажные рейки, вентиляционные заслонки, поручни и прочие приспособления.

Более подробные свойства, технические характеристики и описание изотермических фургонов «Купава» представлены в нашей статье.

ГАЗель NEXT автофургон изотермический 7-ми местный

Выбираем фургон

Итак, вы решили приобрести фургон. Наверняка вы задали себе вопрос:

Виды и варианты фургонов

Фургоны специального назначения, созданные для выполнения узкопрофильных задач или перевозки определенного типа грузов.

Что такое изотермический фургон ✓Виды ✓Для чего предназначен

Перевозка продуктов питания предполагает, что в точки торговли, а значит и к потребителю, такой груз поступит, сохранив все свои полезные качества. Для этого при перемещении продукта необходимо строго соблюдать температурный режим и режим влажности. Иными словами – максимально защитить продукт питания от факторов внешней среды и сохранить его свежим. Популяризация ЗОЖ и полезных продуктов, заставила перевозчиков выбирать особый тип фургонов, сохраняющий мясо, овощи, фрукты, крупы, специи, молочные продукты, с теми же свойствами, с которыми они вышли от производителя. Изотермический фургон – это гигантский термос на колесах, в котором любой из перечисленных продуктов будет находиться в максимально комфортных условиях.

Виды изотермических фургонов

Есть два варианта конструкция для сохранения температуры внутри вагона. Самый распространенный – каркасный изотерм. Это металлический каркас обшитый с внешней и внутренней сторон фанерой, металлом. Роль герметика выполняет слой пенопласта, проложенный между обшивкой. Такой изотермический фургон используют для перевозки грузов на небольшие расстояния. Стоит учесть, достичь полной герметичности внутри такой будки невозможно. Потому воздух будет попадать внутрь. Со временем теплопотери могут увеличиваться. Особенно это касается мест на стыках кузова и дверей.

Другой вариант конструкции изотермического фургона называют «сэндвичем». Его основа – это сэндвич-панели. Они более герметичны, лучше сохраняют температурный режим. Если каркасный изотерм можно сравнить с термосом, то изотерм-сэндвич — это современный термопот.

В зависимости от вида обивки такие фургоны делятся на те, где утеплитель проложен не только на стенах, но и на полу. И те, где изоляция проложена только на стенах. Материал для обшивки может быть различным. Для этого используют листы оцинковки, алюминия, пластика, фанеры. Эксперты рекомендуют обратить внимание на сертификаты материалов обшивки, поскольку фургоны-изотермы перевозят продукты питания, и в случае ядовитых испарений от некачественных материалов, груз может стать непригодным для потребителя.

Изотермические фургоны отличаются по своим климатическим условиям. Фургоны класса «А» — это поддержка температуры от +12° и до 0°. Класс «В» способны поддерживать температуру от +12° и до -10°. Есть те, где можно перевозить на небольшие расстояния замороженные до -20 градусов рыбу, мороженое, овощи. Они относятся к классу «С». Но перевозка слабо замороженной продукции в них невозможна. Так же как и транспортировка грузов на дальние расстояния. Для этих целей лучше использовать авторефрижератор. В нём температура может опускаться до -20ºС. Это, по сути, гигантские морозильные камеры, разделенные на секции.

По количеству дверей фургоны изотермы делят на однообъемные и многодверные. Последние способны поддерживать в каждой камере свою температуру. Что очень удобно, если необходимая транспортировка нескольких видов продукции. Такие фургоны называют мультитемпературными.

Преимущества и недостатки изотермических фургонов

Если расстояние от пункта А до пункта Б составляет пару десятков километров, а продуктовый груз нужно перевозить регулярно, то изотермический автофургон станет надежным помощником. Их выбирают как поставщики, так и собственники торговых точек. Фургоны изотермы незаменимы в больших городах, где гигантским авторефрижераторам не развернуться на узких улицах. Компактные и недорогие изотермы быстро и надежно доставят продуктовый груз. Но, стоит учесть, что при регулярной эксплуатации, особенно в населенных пунктах с плохими дорогами, будки таких фургонов начинают расшатываться и крениться. А конденсат, проникая в щели будки, приводит к коррозии металла, а значит и к разрушению конструкции.

И всё же преимуществ у фургонов-изотермов больше, чем недостатков. Они имеют небольшую массу, по сравнению с рефрижераторами, а значит более шустрые. Да и на дорогах, где во время жары запрещено движение тяжелого транспорта, изотермы будут перемещаться без ограничений.

Изотермические фургоны надежны, имеют качественную теплоизоляцию. Они гигиеничны. И при регулярной уборке внутри будки устойчивы к микроорганизмам, гнили и плесени.

Фургоны-изотермы востребованы не только для перевозки продуктов питания. Их преимущества оценили в фармацевтической отрасли и в сельском хозяйстве.

Выбор изотерма – это не только выбор характеристик, но и производителя. Сейчас такие фургоны производят известные японские, китайские и европейские бренды.

Изотермический титрационный калориметр MicroCal PEAQ-ITC

Обзор

MicroCal PEAQ-ITC отличается простотой использования и исключительной чувствительностью. Система напрямую измеряет тепло, выделяемое или поглощаемое в процессе образования биохимической связи, а затем с учетом этого значения рассчитывает сродство связывания (K_D), стехиометрию (n), энтальпию (ΔH) и энтропию (ΔS). При минимальной подготовке образцов и оптимизации системы данные формируются просто и быстро. Широкий диапазон значений сродства позволяет анализировать связывающие вещества с низким и высоким сродством, обеспечивая превосходный уровень воспроизводимости. MicroCal ITC — необходимый прибор для любой исследовательской лаборатории, занимающейся изучением биомолекулярного взаимодействия, при котором важным является получение быстрых и точных результатов.

• Удобные подсказки по рабочему процессу с поясняющими видеороликами позволяют пользователям любого уровня получать высококачественные данные.
• Высокое соотношение сигнал-шум обеспечивает более безопасный доступ к данным и соответствие полученного сродства и термодинамических параметров.
• Функция автоматизированной мойки кюветы для образца и шприца для титрования с применением чистящего средства позволяет получать высококачественные данные с высоким уровнем воспроизводимости.
• Все параметры связывания (сродство, стехиометрия, энтальпия и энтропия) определяются в течение одного эксперимента.
• Для получения первых результатов не требуется длительное время, обширная аналитическая подготовка, маркировка, иммобилизация, а также отсутствуют ограничения по молекулярной массе.
• Исследование биомолекулярного взаимодействия выполняется при наличии не менее 10 мкг белка.
• Непосредственное измерение сродства, от миллимолярного до наномолярного уровня (K_DS) (10^-2 – 10^-9 моль).
• Измерение констант диссоциации наномолярного и пикомолярного уровня (10^-9 – 10^-12моль) с использованием современных методов связывания.
• Сплав химически неактивных металлов Хастеллой отличается химической стойкостью и совместимостью с биологическими образцами.
• Совместимость с неводными растворителями.
• Можно модернизировать до полностью автоматизированной системы MicroCal PEAQ-ITC Automated.

С помощью MicroCal PEAQ-ITC можно проводить самые разные исследования, включая характеризацию взаимодействий малых молекул, белков, антител, нуклеиновых кислот, липидов и других биомолекул. Также прибор используют для измерения кинетических параметров ферментов. 

Аналитическое программное обеспечение MicroCal PEAQ-ITC позволяет получить модель проекта, оценку партии больших наборов данных, автоматизированную оценку качества данных и организованный пользовательский интерфейс, благодаря которому пользователь может легко и быстро перейти к конечным значениям и качественному графику.

• В одном сеансе можно открыть несколько экспериментов.
• Поддерживает разные модели с автоматизированным подбором.
  • Диссоциация.
  • Кинетические параметры ферментов — множество вводов.
  • Кинетические параметры ферментов — один ввод.
  • Один набор центров.
  • Последовательные активные центры.
  • Один набор центров — SIM.
  • Два набора центров.
  • Конкурентоспособный.
• Автоматизированная оценка качества данных.
  • Высокое качество данных — Связывание.
  • Высокое качество данных — Без связывания.
  • Низкое качество данных — Проверьте данные.

Принцип работы

Изотермические титрационные микрокалориметры измеряют изменение температуры, возникающее при взаимодействии двух молекул. В результате перераспределения и формирования нековалентных связей, когда взаимодействующие молекулы переходят из свободного в связанное состояние, происходит выделение или поглощение тепла. ITC отслеживает эти изменения температуры, измеряя дифференциальную мощность, которая подается на нагреватели кювет и требуется для поддержания нулевой разности между температурами контрольной кюветы и кюветы для образца при смешивании связывающих компонентов. В контрольной кювете обычно содержится вода, а в кювете для образца — один из компонентов связывания (образец: макромолекула — обычно, но необязательно) и перемешивающий шприц с другим компонентом связывания (лигандом). Лиганд обычно вводится в кювету для образца аликвотами по 0,5–2 мкл, пока количество лиганда не будет в 2–3 раза превышать количество образца. Каждое введение лиганда приводит к появлению теплового импульса, интегрированного относительно времени и нормализованного для данной концентрации, в результате чего формируется кривая титрования, которая отображает зависимости ккал/моль от молярного соотношения (лиганд/образец). Полученная изотерма соотносится с моделью связывания для получения значения сродства (K_D), стехиометрии (n) и энтальпии (ΔH) взаимодействия.

Характеристики

Анализируемые свойства:

Сродство (K_D)

Анализируемые свойства:

Энтальпия ΔH

Анализируемые свойства:

Энтропия ∆S

Анализируемые свойства:

Стехиометрия (н)

Объем образца:

280 мкл

Объём кюветы:

200 мкл

Вводимый объем шприца:

40 мкл

Точность вводимого объема:

<1% при 2 мкл

Скорость обработки образца:

0–12 за 8-часовой день

Материал кюветы:

Хастеллой

Ячейка:

В форме монеты

Шум:

0,15 нкал/с

Диапазон температур:

От 2°C до 80°C

Температурная стабильность:

±0,00012 °C

Время отклика:

8 с*

Режимы многократной обратной связи:

Да (пассивный, с большим усилением, с малым усилением)

Примечания:

*Время срабатывания прибора MicroCal PEAQ-ITC — это константа реального времени.  Это интервал времени между первым отклонением от основной линии и точкой на пике, соответствующей 63% от максимальной высоты пика.

Условия эксплуатации

Температура (рабочая):

От 10°C до 28°C

Влажность:

0% – 70% RH, без конденсации

Электрические параметры

Источник питания:

100–200 В, 50/60 Гц, 130 Вт

Вес:

13,6 кг

Габариты (Ш, Г, В):

43 x 38 x 46 см (калориметр + моечная станция)

Поддержка

Защитите свои инвестиции и обеспечьте оптимальную производительность в любое время с помощью планов обслуживания Malvern Panalytical.

Приобретение оборудования Malvern Panalytical — это лишь первый этап сотрудничества, продолжающегося на протяжении всего жизненного цикла оборудования. Компания Malvern Panalytical обеспечит техническую поддержку в зависимости от требований в сфере вашей деятельности.

Служба поддержки HelpDesk

Тренинги

Программное обеспечение

Варианты обслуживания Malvern Panalytical — выберите подходящий для вас план:

План Malvern Panalytical Platinum

Для лабораторий, где максимальное бесперебойное время работы прибора имеет решающее значение для повседневного использования. Наш высочайший уровень отклика и ценовой план «все включено» исключает оплату непредвиденных расходов на ремонт при возникновении аварийной ситуации.

План Malvern Panalytical Gold

Повысьте производительность вашей лаборатории благодаря поддержанию эффективной работы прибора. Вы также можете рассчитывать на оперативный ответ и специализированную техническую и программную поддержку, а также поддержание эффективной работы вашего инструмента.

План осмотра Malvern Panalytical Bronze

Для лабораторий, которые стремятся оптимизировать работу прибора, важной процедурой является регулярное профилактическое обслуживание.

*включая расходы на оплату труда и транспортные расходы***доступно за дополнительную плату

Изотермический процесс — обзор

Кривые Гюгонио (p – V)

Из условия сохранения энергии [Ур. (7.78c)] и уравнение состояния в форме внутренней энергии [Eq. (7.66)], исключая внутреннюю энергию E , получаем зависимость p – V в условиях ударной адиабаты, а именно кривые Гюгонио p – V . Форма кривых Гюгонио p – V для обычных материалов вогнута вверх. На рисунке 7.11 показаны типичные кривые Гюгонио p – V для материалов, определенные экспериментально с помощью испытаний ударной волной (Jones, 1972).

Рис. 7.11. Кривые Гюгонио p – V для некоторых материалов.

Хорда, соединяющая начальную точку A и конечную точку B кривой Гюгонио p – V , как показано на рис. 7.12, имеет особое значение и называется линией Рэлея . Фактически, это известно из уравнения. (7.82) видно, что скорость ударной волны зависит от наклона этой линии Рэлея. Более того, это известно из уравнения. (7.78c) область под линией Рэлея представляет собой скачок внутренней энергии на фронте ударной волны.Следует отметить, что скорость материала D полностью определяется наклоном линии Рэлея для данного материала (а именно задана его плотность), но специальная скорость дополнительно зависит от начальной плотности материала, ρ ⁺ , перед фронтом ударной волны.

Рис. 7.12. p – V Кривая Гюгонио и соответствующая линия Рэлея.

Для устойчивой ударной волны, поскольку каждая часть фронта волны распространяется с одинаковой скоростью волны и скорость волны зависит от наклона линии Рэлея, это указывает на то, что геометрическое место всех состояний, которые испытывает скачок скачка уплотнения, является просто кривой Рэлея. линия.В предыдущем содержании подчеркивалось, что кривая Гюгонио — это геометрическая точка возможных состояний конечного равновесия, соответствующая определенному начальному состоянию равновесия, но не геометрическая точка состояний, испытываемых в процессе скачка ударной волны. Теперь мы ясно видим, что локус состояний, возникающих в процессе скачка ударной волны, — это просто линия Рэлея. Конечно, состояния точек на линии Рэлея, кроме начального и конечного, не находятся в термодинамическом равновесии. В процессе скачка уплотнения, если соотношение p – V , представляющее равновесный процесс, может быть аппроксимировано кривой Гюгонио, то разница давления между кривой Гюгонио и соответствующей линией Рэлея для данного удельного объема приблизительно представляет неравновесную силу , а именно необратимая вязкая сила (сила диссипации), которая приводит к необратимому увеличению энтропии при скачке ударной волны.На основе такого механизма диссипации устойчивая ударная волна реализуется путем регулирования фактической формы профиля фронта ударной волны, чтобы сделать сумму равновесных сил и неравновесных сил равной соответствующему давлению линии Рэлея.

Давайте обсудим кривую Гюгонио p – V под другим углом, чтобы еще раз проиллюстрировать, что процесс скачка ударной волны — это процесс, имеющий необратимое увеличение энтропии. Дифференцируя уравнение. (7.78c), и обозначая начальное состояние индексом 0 и конечное состояние без индекса, мы получаем

dE = 12 (V-V0) dp-12 (p + p0) dV

Это показывает дифференциальную связь между двумя соседними возможные конечные точки на кривой Гюгонио p – V .С другой стороны, поскольку любое конечное состояние находится в термодинамическом равновесии, первый и второй закон термодинамики [уравнение. (7.68)] также должно быть удовлетворено. Исключая dE из этих двух уравнений, мы получаем

(7,85) TdS = 12 (V0 − V) dp + 12 (p − p0) dV = 12 {1 − p − p0V − V0 (−dpdV)} (V0 −V) dp

Из рис. 7.12 известно, что ( p – p ₀ ) / ( V ₀ — V ) — это наклон линии Рэлея; в то время как ( -dp / dV ) — это касательный наклон кривой Гюгонио p-V в конечном состоянии B .Поскольку кривая Гюгонио p – V для обычного материала вогнута вверх, это означает, что

(p − p0V0 − V) (- dpdV) <1

, тогда уравнение. (7.85) показывает, что энтропия увеличивается с увеличением давления вдоль кривых Гюгонио, dS / dp > 0. Даже при ненормальных условиях, когда кривая Гюгонио изгибается назад, как показано пунктирной линией на рис. 7.12, потому что dp / dV > 0, мы все еще получаем из уравнения. (7.85) вывод, что dS / dp > 0.

Теперь давайте обсудим взаимосвязь между кривой Гюгонио, изоэнтропической адиабатической кривой и изотермической кривой. Если мы проведем общий дифференциал p = p ( S, V ) по отношению к V вдоль кривой Гюгонио p – V , тогда соотношение между наклоном dp / dV кривой Гюгонио и получен наклон ( ∂p / ∂V ) _S изоэнтропической кривой p – V :

(7.86) dpdV = (∂p∂V) S + (∂p∂S) V (dSdV)

Согласно уравнениям. (7.69) и (7.70) в нормальных случаях имеем

(∂p∂S) V = (∂p∂T) V (∂T∂S) V = kTαTCV> 0

Поскольку уравнение (7,85) указывает, что dS / dV и dp / dV имеют одинаковый знак во время процесса сжатия ( V < V ₀ ), тогда уравнение. (7.86) означает, что если dp / dV <0, то

(−dpdV)> — (∂p∂V) S

Это означает, что кривая Гюгонио AB находится выше изоэнтропической кривой AS ₁ , проходящий через начальную точку A ; пока он находится ниже изоэнтропической кривой BC , проходящей через конечную точку B , как показано на рис.7.13. Если dp / dV > 0, то разница между наклоном кривой Гюгонио и наклоном соответствующей изоэнтропической кривой еще больше увеличивается, этот вывод все еще остается в силе. Кроме того, поскольку область под изэнтропической кривой p – V представляет собой обратимое изменение внутренней энергии во время изоэнтропического процесса [см. (7.68)], то область, охватываемая линией Рэлея AB и изоэнтропической кривой расширения BC (как заштрихованная область, показанная на рис.7.13) представляет собой необратимую диссипацию энергии во время процесса скачка ударной волны, что соответствует необратимому увеличению энтропии, определяемому уравнением. (7,85).

Рис. 7.13. Кривая Гюгонио, линия Рэлея, изоэнтропическая кривая и изотермическая кривая.

Что касается связи между наклоном ( ∂p / ∂V ) _S изоэнтропической кривой и наклоном ( ∂p / ∂V ) _T изотермической кривой, проводя общая дифференциация p = p ( V, T ) по сравнению с V в изэнтропических условиях, мы имеем

(7.87) (∂p∂V) S = (∂p∂V) T + (∂p∂T) V (∂T∂V) S

Отметим, что для изотермического процесса

dT = (∂T∂ V) SdV + (∂T∂S) VdS = 0

и учитывая уравнение. (7.69) и следующую формулу Максвелла ¹

(∂p∂T) V = (∂S∂V) T

, получаем

— (∂T∂V) S = (∂T∂S) V (∂S∂V) T = TCV (∂p∂T) V

Таким образом, уравнение (7.87) можно переписать как

— (∂p∂V) S = — (∂p∂V) T + TCV (∂p∂T) V2

Так как T > 0, C _V > 0, приведенное выше уравнение указывает

— (∂p∂V) S> — (∂p∂V) T

, что означает, что изоэнтропическая кривая находится выше изотермической кривой (рис.7.13).

Поскольку в исходном состоянии (точка A ), согласно формуле. (7.85) dSdV | A = 0, тогда согласно формуле. (7.86) имеется

dpdV | A = (∂p∂V) S | A

, а именно, наклон кривой Гюгонио и наклон соответствующей изоэнтропической кривой идентичны в точке начального состояния A . Более того, после полного дифференцирования уравнения. (7.86) и последовательных математических операций можно доказать, что

d2pdV2 | A = (∂2p∂V2) S | Ad3pdV3 | A ≠ (∂3p∂V3) S | A

, а именно кривизна гюгонио кривая и кривизна соответствующей изоэнтропической кривой также идентичны, и разница между этими двумя кривыми проявляется только в их производных третьего порядка.

В приведенном выше обсуждении влияние фазового перехода материалов на кривую Гюгонио не принималось во внимание, и неявно предполагалось, что справедливо следующее соотношение:

(7,88) p2 − p1V1 − V2 > p1-p0V0-V1

где нижний индекс 0 обозначает начальное состояние, нижний индекс 2 обозначает конечное состояние, а нижний индекс 1 обозначает состояние между начальным состоянием и конечным состоянием на кривой Гюгонио. Ясно, что единый устойчивый фронт ударной волны образуется, если уравнение(7.88) выполняется. Однако, поскольку ударные волны обычно образуются при высоком давлении и необратимое увеличение энтропии, индуцированное в процессе скачка ударной волны, должно приводить к резкому увеличению температуры, то фазовый переход может происходить в таких условиях высокого давления и высокой температуры. Следовательно, уравнение. (7.88) больше не выполняется. Например, было обнаружено, что когда железо находится под ударным давлением 13 ГПа, происходит фазовый переход из фазы α объемно-центрированной кубической (ОЦК) в фазу гексагональной плотноупакованной (ГПУ) и т. Д.

На рис. 7.14, если точка 1 соответствует фазовому переходу, из-за различных свойств материала до и после фазового перехода, уравнения состояния и ударные адиабатические кривые соответственно различаются. Для кривой Гюгонио p – V ее фазовый переход может отображаться как разрыв в форме самой кривой (так называемый фазовый переход первого рода) или как разрыв в наклоне кривой (называемый вторым порядком). фаза перехода).

Рис. 7.14. Кривая Гюгонио p – V с фазовым переходом.

В качестве примера давайте обсудим фазовый переход второго рода, показанный на рис. 7.14. Если ударное давление не намного больше давления фазового перехода p ₁ , например, если конечное ударное состояние соответствует точке 2 на рис. 7.14, то абсолютное значение наклона линии Рэлея 1 –2 меньше, чем у линии Рэлея 0–1; следовательно, скорость ударной волны в фазе высокого давления меньше, чем в фазе низкого давления.Тогда уравнение. (7.88) больше не действует, что означает, что одиночная ударная волна нестабильна и будет сформирована двухволновая конструкция. Только когда ударное давление достаточно велико (например, достигает p ₄ в точке 4), так что наклон линии Рэлея 0–4 больше, чем наклон линии Рэлея 0–1, возникает одиночная ударная волна. затем снова стабильно. Видно, что точка 3 на рисунке соответствует критическому условию перехода от двухволновой конструкции к устойчивой одноволновой, которое удовлетворяет следующему условию

p3 − p1V1 − V3 = p1 − p0V0 − V1

Критическое давление p ₃ (соответствует точке 3) называется избыточным давлением .

Влияние фазового перехода на распространение ударных волн было использовано в качестве важного метода для изучения фазового перехода, особенно при высоком давлении. С другой стороны, эффекты фазового перехода использовались для реализации необходимого фазового перехода, например, для синтеза алмаза из графита и т. Д.

Хотя вышеупомянутое обсуждение относилось к кривым Гюгонио в p – V На самом деле она показывает общие свойства кривых Гюгонио в других формах, потому что мы можем преобразовать кривые Гюгонио в форме p – V в другие формы с помощью отношения R – H .Поэтому в дальнейшем кривые Гюгонио в других формах не будут подробно обсуждаться, а будут кратко проанализированы только некоторые дополнительные особенности кривых Гюгонио в других двух часто используемых формах, а именно p – u и U –U Кривые Гюгонио.

Изотермическое сжатие — обзор

6.7.1.3 Трубка Ранка, OF

С учетом оптимизации трубки Ранка можно использовать три OF:

— Эффект охлаждения

[6.71] Q.F = m.FqF = m.FCpΔTF = m.CpμΔTF

μ = m.F / m., Доля холодного массового расхода,

ΔTF = T0-TF.

— Энергопотребление (механическая работа для сжатия воздуха от P ₀ до P _H ).

Для обычного политропного сжатия ( n = cst.) Следующее можно записать как:

[6,72] Wn = nn − 1m.RT0THT0−1

THT0 = PHP0n − 1n = Hcn − 1n

Следовательно:

[6,73] Wn = nn − 1m.RT0Hcn − 1n − 1

Для изотермического сжатия ( T = T ₀ = cst.), минимальная потребляемая механическая работа составляет:

[6,74] минВт. = m.RT0lnHC

Примечание

Обычно TH≈T0, потому что газ в резервуаре для хранения подается от T _H до T ₀ (охлаждение), как показано на рисунке 6.21.

Рисунок 6.21. Стандартное представление разделения энергии в трубке Ранка

— Критерии эффективности для трубки Ранка

Хилш предложил первый критерий в виде температурной эффективности.Эта эффективность сравнивает массовую холодопроизводительность q _F с мощностью, соответствующей изэнтропическому расширению ( H , F _S ):

[6,75] ηT = qFqF, s = CpΔTFCpΔTF, S = TH− TFTH − TF, S = T0 − TFT0 − TF, s = 1 − TFT01 − TF, ST0

Учитывая обозначение θF = TFT0, поскольку TF, ST0 = HC1 − kk, тогда:

[6.76] ηT = 1− θF1 − HC1 − k / k

Пример 6.1

As T _F = — 20 ° C, T ₀ = 30 ° C, H _C = 5 и k = 1.4, то η _T = 44,7%.

Результатом является довольно высокое значение для η _T , и для устранения этого недостатка была введена холодопроизводительность η _f :

[6,77] ηf = Q.FQ.F, S = m.FqFm.qF, S = μ.ηT

Пример 6.2

Для μ = 0,25, T _F = — 20 ° C, T ₀ = 30 ° C , H _C = 5 и k = 1.4 получается значение ηf≈11,18%.

Чтобы согласовать определение производительности трубки Ранка с одним из термодинамических циклов охлаждения, можно использовать понятие коэффициента холодопроизводительности COP _f :

[6.78] COPf = Q.FW. = ηCQ.FminW.

В приведенном выше уравнении η _C , который является изотермической эффективностью компрессора, равен minW.W. и поэтому:

[6,79] ηC = n − 1n × lnHCHCn − 1n − 1 <1

и, следовательно:

[6.80] COPf = ηCm.FCpΔTFm.RT0lnHC = ηCμkk − 11 − θFlnHC

Пример 6.3

Для μ = 0,25, T _F = — 20 ° C, T 9620006 900 ° C, H _C = 5, k = 1,4 и n = 1,25, получаем ηC≈0,85 и, следовательно: COP _f = 7,6 °%.

Чтобы вычислить эффективность в смысле второго закона, вычисляется коэффициент холодопроизводительности цикла Карно, работающего между T _F и T ₀ :

[6.81] COPf, C = TFT0 − TF

Пример 6.4

Для T _F = — 20 ° C и T ₀ = 30 ° C, COP _f , _C = 5,06.

Это дает эффективность охлаждающего эффекта трубки Ранка в смысле второго закона:

ηII = COPfCOPf, C

Следовательно, для данного примера η _II = 1,5%.

Для изотермического случая максимальное значение КПД задается

как:

[6.82] maxCOPf = Q.FminW. = M.CpμΔTFm.RT0lnHC

[6.83] MAXCOPf = kk − 1μT0 − TFT01lnHC

Уравнения, в которых c _p заменено на kRk − 1.

Для данного примера MAX ( COP _f ) = 14,43%.

— Оптимизация охлаждающего эффекта при наличии тепловых потерь

Если учесть теплопроводность потерь K _шт. = k _шт. A _шт. , где k _шт. и A _шт. — это, соответственно, общий коэффициент теплообмена и площадь теплообмена горячего газа, то для тепловых потерь справедливо соотношение:

[6.84] Q.pc = KpcTC − T0

Для расчета и последующей оптимизации требуется числовое преобразование. Результаты представлены в безразмерной форме на Рисунке 6.22.

Пример 6.5

Для первых двух случаев с m. = 0,166 кг / с, n = 1,24, T ₀ = 23 ° C и k = 1,403, можно отметить, что если H _C увеличивается, затем MAX ( COP _f ) и MAXQ.f смещаются вправо (см. Рисунок 6.22).

Рисунок 6.22. Изменение Q.f для различных значений H _C при k _pc = 0,1 и S _ir = 0,5

Изотермический — Energy Education

Изотермический относится к процессу, при котором система изменяется — будь то давление, объем и / или содержимое — без изменения температуры. С точки зрения первого закона термодинамики это означает, что внутренняя энергия системы неизменна, поскольку температура является мерой средней кинетической энергии молекул внутри системы. ^[1] Тогда это выглядит так: