ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Охлаждение газа при необратимом и обратимом адиабатных расширениях из "Термодинамика " Практически весьма важной задачей является сжижение газов. Для решегшя этой задачи необходимо уменьшить скорость движения молекул газа и сблизить их. Последнее достигается сжатием газа с помощью компрессоров, а для понижения температуры газ заставляют совершать работу при адиабатном расширении. Сам процесс расширения может происходить как необратимо, так и обратимо. Рассмотрим охлаждение газа как в том, так и в другом случаях. [c.183] Эффект Джоуля—Томсона. Изменение температуры при необратимом адиабатном расширении происходит, как мы увидим, из-за отклонения реальных газов от идеальности и называется эффектом Джоуля — Томсона. [c.183] Вычислим дифференциальный эффект, определяемый коэффициентом Джоуля — Томсона i = /S.TjA.p. [c.183] У водорода и инертных газов силы сцепления между частицами малы, поэтому при обычных температурах эти газы нагреваются. Температура инверсии у водорода —57° С самая низкая температура инверсии —249,4° С у гелия (при нормальном атмосферном давлении). Для того чтобы гелий охладить по методу Джоуля — Томсона, необходимо предварительно довести его температуру до величины, меньшей —249,4° С, что делается с помощью кипящего водорода. [c.186] Охлаждение газа при обратимом адиабатном расширении. [c.186] Рассмотрим охлаждение газа при обратимом адиабатном расширении с отдачей внешней работы. Устройство в холодильных машинах, где производится эта работа, называется детандером, его главная часть (поршень) приводится в движение охлаждаемым газом. [c.186] Еще в самом начале XX в. делались попытки усовершенствовать машины глубокого охлаждения и, в частности, заменить поршневые двигатели в детандере более экономичными и высокопроизводительными— турбинами. Это долго не удавалось сделать, так как все расчеты турбин велись применительно к пару. Однако если воздух уже охлажден до низких температур, то он становится настолько плотным, что по своим свойствам стоит ближе к жидкости, чем к пару. Исходя из этого в 1935 г. [c.186] С введением в детандере вместо поршневого двигателя турбин, а вместо многоступенчатого компрессора, сжимающего газ в прежних установках до нескольких десятков мегапаскаль,— турбокомпрессора удается сжижать газы при относительно низком давлении (0,6—0,8 МПа). [c.187] Так как для всякого газа (дУ/дТ)р 0, то, следовательно, при адиабатном обратимом расширении дТ/д ), 0, т. е. газ всегда охлаждается (dr 0, так как dp Q) независимо от вида его уравнения состояния. В этом состоит принципиальное преимущество использования обратимого адиабатного расширения газов для их охлаждения и сжижения по сравнению с процессом Джоуля—Томсона. [c.187] Однако из-за технической сложности осуществления обратимого адиабатного расширения при низкой температуре основным методом охлаждения газов и их сжижения в настоящее время пока еще является метод необратимого расширения газа. [c.187] Вернуться к основной статье