ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дросселирование газа. Эффект Джоуля—Томсона из "Глубокое охлаждение Часть 1" При расширении газа с давления 100 ата до 1 ата можно получить уже заметное охлаждение. [c.45] Как будет показано ниже, изменение температуры при дросселирований газа зависит также и от изменения величины объемной энергии ри. [c.45] Под эффектом Джоуля—Томсона понимают изменение температуры газа при дросселировании (переход газа с высокого давления на низкое) без сообщения и отнятия тепла и без совершения внешней работы. [c.45] Различают интегральный эффект Джоуля—Томсона, когда при дросселировании давление понижается на значительную величину, и дифференциальный эффект Джоуля—Томсона, который представляет собой отношение бесконечно малого изменения температуры к бесконечно малому изменению давления, вызывающему это изменение. [c.46] Изменение температуры при дросселировании было установлено Джоулем и Томсоном в 1852 г. серией весьма обстоятельных опытов. [c.46] Основным признаком процесса дросселирования является равенство теплосодержания. (энтальпии) газа до и после дросселирования независимо от величины изменения давления. Только разница скорости истечения сй2 и СО] до и после дросселирования может вызвать небольшое изменение в теплосодержании. Во всех случаях, когда изменение скорости незначительно или равно нулю. ( oi = (02), должно быть di=0. [c.46] Для реальных газов, не подчиняющихся уравнению состояния идеального газа, наблюдается изменение температуры при дросселировании. [c.46] При изменении давления на величину Др наблюдается понижение температуры на определенную величину ДГ, зависящую от температуры, т. е. [c.46] Параметр а зависит от рода вещества. [c.47] Многими учеными были проведены значительные опытные работы по определению величины коэффициента а, для разных газов. Натансон проводил опыты с углекислотой при комнатной температуре и давлениях между 1,5 и 25 ат. Витковский провел многочисленные опыты для определения температуры воздуха после дросселирования. [c.47] Уже Джоулю и Томсону было известно, что водород, так же как и гелий, при дросселировании нагревается. Ольшевскому удалось определить температуры, при которых коэффициент из положительного значения переходит в отрицательное. [c.47] Тщательные опыты Кемпера привели его к выводу, что а, при увеличении начального давления уменьшается в линейной зависимости от давления. Дальтон тоже обнаружил линейную зависимость интегрального эффекта Джоуля—Томсона от давления. [c.47] Из эмпирического уравнения (1-112), отражающего характер изменения коэффициента а., видно, что при увеличении давления величина а — Ьр уменьщается, следовательно, дифференциальный эффект становится меньше, и при определенном общем давлении, когда а = Ьр, охлаждение вообще прекратится. В дальнейшем при увеличении давления выражение а — Ьр примет отрицательное значение, коэффициент а. будет отрицательным, и вместо охлаждения при дросселировании мы будем наблюдать нагревание газа. Точка, в которой дифференциальный эффект Джоуля — Томсона равен нулю и начиная с которой при дальнейшем возрастании давлени, происходит нагревание, называется точкой инверсии. Дросселирование в этом случае не вызовет никакого изменения температуры, и коэффициент будет равен нулю. [c.48] Следовательно, при давлениях, более высоких, чем 311 ата для воздуха и 368 ата для кислорода, при дросселировании происходит нагревание, так как коэффициент о принимает отрицательное значение. [c.48] Следует иметь в виду, что начальная температура воздуха в этих опытах составляла 10 С, и параметры определялись при этой температуре. Если бы уравнение (1-112) устанавливало правильную зависимосгь дифференциального эффекта Джоуля—Томсона при изменении температуры в широких пределах для различных давлений, тогда коэффициенты а и 6 были бы пригодны для всех температур. [c.48] Более поздними опытами Гаузена над воздухом при давлениях до 200 ата и температурах от 10 до —175° С было найдено, что воздух имеет и вторую точку инверсии в области более низких давлений и температур. Все это указывает на то, что формула (1-112) не отражает правильной зависимости от давления и температуры. [c.48] Для водорода нагревание происходит при дросселировании с давления, составляющего всего лищь несколько атмосфер, и при температуре окружающего воздуха. При температуре ниже — 80° С коэффициент становится положительным, и при дросселировании наступает охлаждение водорода. [c.49] Приведенные выше данные указывают, что коэффициент а,- зависит не только от давления, но и от температуры. Для нахождения инверсионной точки и выяснения условий, при которых бывают охлаждение или нагревание газа, рассмотрим уравнение (1-110). [c.49] Таким образом, отрезок СО выражает собой величину дифферен-циального эффекта Джоуля—Томсона, умноженную на коэффициент . [c.50] Дифференциальный эффект Джоуля—Томсона в Т — и - диаграмме. [c.50] Вернуться к основной статье