ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Охлаждение газа при необратимом и обратимом адиабатных расширениях из "Термодинамика и статистическая физика " Практически весьма важной задачей является сжижение газов. Для решения 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 в том и другом случаях. [c.125] 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.125] Рассмотрим теорию этого эффекта. В адиабатно изолированном цилиндре (рис. 17) газ из области с большим давлением Р пропускается через пористую перегородку в область с меньшим давлением Ро,. При таком расширении газа с перепадом давления АР = Р2—-РГ 0) происходит изменение температуры. Это явление при небольшом перепаде давления ( ДР /Р1 С1) называется дифференциальным эффектом Докоуля—Томсона, а при большом перепаде давления — интегральным эффектом. [c.125] Вычислим дифференциальный эффект, определяемый коэффициентом Джоуля—Томсона х = АГ/ДР. [c.125] Это позволяет легко найти л. [c.126] 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 атмос-ферном 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.128] Охлаждение газа при обратимом адиабатном расширении. 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.128] Еще в самом начале XX в. делались попытки усовершенствовать машины глубокого охлаждения и, в частности, заменить поршневые двигатели в детандере более экономичными и высокопроизводительными — турбинными. 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. был разработан турбодетандер ао типу водяной, а не паровой, турбины с КПД более 0,85. [c.128] 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.129] Вернуться к основной статье