ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Умеренное охл аж дение из "Основные процессы и аппараты Изд10" В действительности достигаемое снижение температуры меньше и соответствует реальному политропическому процессу расширения. [c.653] Количество отнимаемого от расширяющегося газа тепла и понижение его температуры при детандировании можно определить с помощью энтропийной диаграммы Г—S (см. рис. XVII-3).. [c.653] Допустим, что состояние сжатого газа перед детандером характеризуется температурой Т — 205 °К и давлением = 100 ат — точка 1. Процесс адиабатического расширения газа с отдачей внешней работы осуществляется при S = onst. Поэтому опустив из Точки I вертикаль вниз до пересечения с изобарой, отвечающей заданному конечному давлению Рз = 1 am, найдем точку i, характеризующую состояние газа в конце детандйрования. Этой точке соответствует температура = 82 °К и, следовательно, понижение температуры газа АТ = Ту — Т — = 205—82 == 123 К. По количеству отнимаемого от газа тепла (Q == = — ii = 86 — 58 = 26 ккал/кг = 10,9-10 дж/кг) определяется работа расширения газа. [c.653] Из диаграммы Г—-5 видно, что при расширении газа в детандере достигается заметно больший эффект охлаждения, чем при дросселировании. Кроме того, отдача внешней работы детандером должна привести к уменьшению общего расхода энергии на цикл, в котором необходимо затрачивать работу на сжатие га . [c.653] Однако практически преимущества детандирования, по сравнению с дросселированием, не столь значительны, как следует из теоретических соображений. Действительно, согласно уравнению (IV) для идеального газа, работа адиабатического расширения, при прочих равных условиях, пропорциональна абсолкэтной температуре газа в первой степени. Расширение газов в детандере происходит при значительно более низких температурах, чем их сжатие в компрессоре, и поэтому доля расхода энергии, компенсируемая работой детандера, невелика. Она уменьшается еще больше при работе детандера в области, где происходит частичное сжижение газа, т. е. когда свойства газа весьма значительно отклоняются от законов идеального состояния. Эффективность охлаждения при расширении газа в детандере также заметно снижается вследствие гидравлических ударов и вихреобразования, приводящих к выделению тепла и потерям холода, обусловленных несовершенством тепловой изоляции детандера. [c.653] В связи с отмеченными, недостатками для повышения холодопроизводительности методы расширения газа в детандере и дросселирования газа комбинируют друг с другом. [c.653] Кроме дросселирования и расширения сжатого газа в детандере (с совершением внешней работы) для охлаждения могут быть использованы различные другие физические процессы. [c.653] К числу их относятся процессы ф азовых переходов (плавление, кипение, сублимация и др.), сопровождающиеся довольно значительным поглощением тепла. Для охлаждения можно использовать процесс плавления льда. Однако прй этом лед чистой воды дает возможность производить охлаждение практически лишь до температуры его плавления (О °С). Для понижения температуры плавления применяют охлаждающие смеси, состоящие из измельченного льда (или снега) с солью, например хлористым натрием или хлористым кальцием. Так, смеси растворов хлористого кальций со льдом пригодны для охлаждения до температур —55 °С. [c.653] Другие методы, приводимые ниже, хотя и не нашли пока промышленного применения (или имеют весьма ограниченное применение), но представляют интерес как возможные физические методы получения низких температур. [c.653] Вихревой эффект. Этот эффект может быть использован для получения охлажденного от —10 до —60 С газа с помощью простого устройства—вихревой трубы (рис. ХУ11-4). Сжатый газ (воздух) с большой скоростью (200—400 м сек) вводится тангенциально через сопло 1 в трубу 2, где в условиях сложного вихревого движения осуществляется расслоение газа на горячий и холодный потоки. Нагретые внешние слои газа движутся справа налево и удаляются через дроссельный вентиль 3, имея температуру 50—100 0, а охлажденные внутренние слои газа движутся в противоположном направлении и удаляются через отверстие диафрагмы 4, установленной справа от сопла. Температуры потоков регулируются степенью открытия вентиля 3. [c.654] Несмотря на относительно низкую термодинамическую эффективность этого способа получения холода, вихревые трубы перспективны для одновременного производства тепла н холода в тех случаях, когда требуется периодически получать небольшие количества холода или если имеются дешевые ресурсы ежатах газов, например природных или отходящих. Основным преимуществом вихревого охлаждения является простота устройства и надежность эксплуатации вихревых труб. [c.654] Магнитно-калорический эффост. Очень низкие температуры могут быть получены методш адиабатического размагничивания парамагнитных веществ, при котором, так же как при адиабатическом расширении газа, работа против внешних сил совершается за счет затраты внутренней энергии системы и поэтому приводит к резкому снижению температуры. [c.654] Для охлаждения этим способом парамагнитное вещество (обычно брусок парамагнитной соли) выдерживается при постоянной температуре в условиях глубокого вакуума, например в ванне кипящего гелия. Вещество находится под действием сильного магнитного поля. При выключении поля происходит адиабатическое размагничивание, позволяющее охладить парамагнитное вещество до температуры, близкой к абсолютному нулю, В настоящее время созданы магнитные холодильные машины, использующие этот эф кт для получения температур ниже 1 К (при очень малых холодопроизводительносгях). [c.654] Термоэлектрический эффект. При пропускании электрического тока по цепи, состоящей из двух разных проводников, спаянных друг с другом, один из спаев охлаждается, а другой нагревается (эф кт Пельтье). В случае применения вместо обычных металлов полупроводников термоэлектродвижущая сила которых во много раз превышает соответствующие значения для металлов, открывается перспектива использования термоэлектрического охлаждения для получения низких температур. Для этой цели должны быть созданы батареи эффективных термоэлементов, изготовленных из полупроводников. [c.654] При умеренном охлаждении в качестве холодильных агентов обычно используют газы, критические температуры которых выше температуры окружающей среды. За нижний предел температур, достигаемых с помощью умеренного охлаждения, как указывалось, условно принимают температуру —1(Х) °С, которая может быть достигнута в холодильном цикле с этиленом в качестве холодильного агента. [c.654] Вернуться к основной статье