ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дросселирование газа. Эффект Джоуля—Томсона из "Глубокое охлаждение Часть 1 Изд.3" При расширении газа с давления 100 ата до 1 ата можно получить уже заметное охлаждение. [c.45] Как будет показано ниже, изменение температуры при дросселировании газа зависит также и от изменения величины объемной энергии ри. [c.45] Под эффектом Джоуля—Томсона понимают изменение температуры ггаза 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, согда 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 0)2 и (Oi до и после дросселирования может вызвать небольшое изменение в теплосодержании. Во всех случаях, когда изменение скорости незначительно или. равно нулю. (ioi = (02), должно быть =0. [c.46] Для реальных газов, не подчиняющихся уравнению состояния идеального газа, наблюдается изменение Температуры при дросселиро вании. [c.46] При изменении давления на величину Др наблюдается понижение температуры на определенную величину АТ, зависящую от температуры, т е. [c.46] Если известно изменение объема в зависимости от температуры при постоянном давлении, то можно вычислить понижение температуры по уравнению (1-110). [c.47] 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 ата. 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. Ольщевскому удалось определить температуры, при которых коэффициент а . 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] убывает с увеличением давления. [c.48] Из эмпирического уравнения (1-112), отражающего характер изменения коэффидиента а , видно, что при увеличении давления величина а — Ьр уменьшается, 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 отрицатель 1ым, 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 давления происходит нагревание, называется точкой инверсии. Дросселирование в этом случае не вызовет никакого изменения температуры, и коэффициент а. 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 oi принимает отрицательное значение. [c.48] Следует иметь в виду, что начальная температура воздуха в этих опытах составляла 10 , и параметры определялись при этой температуре. Если бы уравнение (1-112) устанавливало правильную зависимость дифференциального эффекта Джоуля—Томсона при изменении температуры в широких пределах для различных давлений, тогда коэффициенты а я Ь были бы пригодны для всех температур. [c.48] Более поздними опытами Гаузен над воздухом при давлениях до 200-ага 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 а, от давления и температуры. [c.48] Для водорода нагревание происходит при дросселировании с давления, составляющего всего лишь 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 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] Вернуться к основной статье