Джоуля цикл

Тем временем Джоуль и Томсон (см. разд. Теплота ) при изучении теплоты обнаружили, что газы могут охлаждаться, если им дать возможность расшириться. Таким образом, если дать газам расшириться, а затем снова сжать в таких условиях, при которых потери теплоты не будут восполняться, а затем снова дать газам расшириться и повторить этот цикл несколько раз, то можно до- [c.121]

Работа Ван-дер-Ваальса ясно показала, что для водорода эффект Джоуля — Томсона наблюдается только после того, как температура его снизится ниже некоторого определенного значения. И чтобы снизить температуру водорода до требуемого значения, перед проведением цикла расширения газ следует охладить. [c.122]

В дроссельных холодильных циклах используется эффект Джоуля - Томсона. Эти циклы достаточно эффективны при больших перепадах давления на дросселе. В условиях небольших перепадов давления более эффективно расширение газа в детандерах. [c.127]

В азотном холодильном цикле можно использовать стандартное оборудование, применяемое при получении кислорода из воздуха методом глубокого охлаждения. По такой схеме можно варьировать производительность установки в пределах 80—100% от проектной и, кроме того, можно перерабатывать газ непостоянного состава. По сравнению с первой схемой, в которой охлаждение производится только за счет эффект . Джоуля — Томсона, схема с азотным циклом требует на 15% больше капитальных вложений, а эксплуатационные затраты производства возрастают на 30%. [c.49]

Все эти выводы получены, как уже подчеркивалось, для идеального газа в качестве рабочего тела. Следовательно, коэффициент полезного действия цикла Карно есть максимальный коэффициент полезного действия тепловых машин, работающих циклами, и невозможно построить такую машину, которая, получив Q джоулей теплоты, превратила бы в работу больше энергии, чем riQ. [c.69]

Глубокое охлаждение достигается при помощи холодильных установок 1) аммиачных с рассолом — охлаждение до —30 2) аммиачных без рассола — охлаждение до —50° 3) этено-аммиачных с двумя холодильными циклами — охлаждение до —95° 4) с дроссельным охлаждением, основанным на эффекте Джоуля-Томсона, — охлаждение до весьма низких температур. [c.253]

Второе из них считали доказанным результатами специальных опытов Джоуля по теплоте расширения газов в вакуум. Сейчас можно показать, что второе условие вытекает из первого. Непосредственный расчет Q и Сг для цикла Карно дает [c.42]

Джоуль и сэр Томсон обнаружили, что расширение газа через пористую перегородку сопровождается I 1 п /, и. ., 1 уменьшением его температуры. Расширяющийся газ 1, 11ь должен совершить работу необходимо вытолкнуть газ, находящийся на пути движения, вперед. В результате молекулы газа освобождаются от действия межмолекулярных сил притяжения. Если газ расширяется слишком быстро, чтобы энергия могла поглощаться извне, то он сам поставляет ее и в результате охлаждается (эффект дросселирования). На рис. 7.12 приведен пример промышленного сжижения воздуха. Вслед за несколькими циклами сжатия, чередующимися с циклами мгновенного расширения, температура понижается до —200 °С, так что воздух сжижается. [c.166]

К первой группе относятся такие системы, процессы в которых протекают непрерывно и стационарно. Процессы в таких установках основаны на классическом регенеративном цикле Джоуля, состоящем из двух изобар и двух адиабат, и его модификациях для сжатия и расширения газа, как правило, используются машины кинетического действия (турбомашины). Системы со стационарными процессами рассмотрены в 9,2 и 9.3. [c.249]

Цикл с изобарами (цикл Джоуля) представлен на рис. 9.1. Цикл состоит из четырех процессов [c.249]

Рис. 9.1. Цик.ч без регенерации с отводом и подводом тепла по изобарам (цикл Джоуля) ка Т,. -диаграмме.

Таким образом, процесс на рис. 9.5 представляет собой нечто среднее между циклами Джоуля и Карно. При уменьшении числа ступеней сжатия п до 1 он переходит в цикл с двумя изобарами (цикл Джоуля), а при п- оо — в идеальный газовый цикл с изотермическими подводом и отводом тепла (цикл Карно). [c.254]

Эффект Джоуля—Томсона находит практическое применение при сжижении газов. При последовательном сжатии, охлаждении и расширении газа и многократном повторении этого цикла температура газа постепенно понижается до его точки кипения, когда он превращается в жидкость. При сжижении воздуха получается смесь жидкого азота и жидкого кислорода, которую можно разделить, пользуясь различием в их температуре кипения. Азот, имеющий температуру кипения —195,8 °С, испаряется из жидкого воздуха раньше, чем кислород (температура кипения [c.162]

ХОЛОДИЛЬНЫЕ циклы, ОСНОВАННЫЕ НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДЖОУЛЬ-ТОМСОНОВСКОГО ЭФФЕКТА ДРОССЕЛИРОВАНИЯ ГАЗА [c.158]

В промышленных установках глубокого охлаждения используют главным образом или эффект дросселирования (эффект Джоуля-Томсона), или адиабатическое расширение газа с отдачей внешней работы. В связи с этим были разработаны различные циклы глубокого охлаждения. [c.34]

На рис, 151, с изображена схема установки для сжижения воздуха (упрощенный цикл Линде), в которой используется эффект Джоуля—Томсона. [c.397]

Использование эффекта Джоуля — Томсона позволяет существенно понизить температуру газа, если перепад давления при дросселировании велик, например давление газа снижается от 20-10 н/м (200 ат) до 9,81-10 н/ж (1 ат). Значительно большее понижение температуры газа достигается при его расширении в детандере с совершением внешней работы. Однако для получения очень низких температур, соответствующих началу сжижения газа, обычно не применяют циклов, основанных только на принципе р ширения газа в детандере. Это объясняется тем, что когда реальный газ находится при температурах, близких к температуре сжижения, его поведение сильно отклоняется от законов идеальных газов. Объем газа резко уменьшается, например, при —140 °С он составляет лишь V4 объема, который занимал бы идеальный газ, и способность газа к расширению резко падает. Кроме того, в условиях начала сжижения [c.671]

Холодильный цикл, использующий только дросселирование, является наиболее простым и применяется повсеместно в лабораторных установках и для ожижения небольших количеств водорода [98, 106]. Поскольку инверсионная температура для водорода лежит около — 80 С, то для получения положительного джоуль-томсоновского эффекта водород перед дросселированием должен быть предварительно охлажден ниже — 80° С посторонним хладоагентом. Обычно для этого применяется жидкий азот. На рис. 30 приведена схема цикла процесса в диаграмме Т — 5. Цифры на рис. 30 обозначают состояния потоков в схеме и соответственно на диаграмме Т — 5. [c.82]

Емкость и срок службы аккумулятора определяются качеством и конструкцией пластин. Аккумуляторы стационарные, предназначенные для длительного использования (до 1000 циклов), имеют более толстые пластины их удельная емкость, т. е. число джоулей на 1 кг веса, обычно меньше, чем у стартерных. [c.175]

Их можно разделить на дроссельные циклы, основанные на использовании эффекта Джоуля — Томсона, и детандерные, которые основаны на расширении газов с совершением внешней работы. [c.108]

Бесконечный цикл реализуется в строках 3200—3900. В строке 2100 вычисляется приведенная масса и в строке 2200 — момент инерции. Расчеты проводятся в системе СИ, чтобы уровни энергии были выражены в джоулях. (Зачем в строке 2200 произведено деление на 1000 ) В строке 3200 вычисляется энергия, соответствующая очередному значению квантового числа. В строке 3300 слагаемые суммы по состояниям умножаются на степень вырождения. Текущее значение суммы вычисляется в следующей строке (3400). После вывода на экран промежуточных результатов квантовое число увеличивается на 1 и управление возвращается строке 3200. [c.49]

Наша задача состоит в определении температуры Г5, теплоперепада в детандере, давления рг и других параметров цикла аналитически, но также с учетом джоуль-томсоновского эффекта. [c.9]

Сопоставление результатов расчета по идеальному газу с учетом джоуль-томсоновского эффекта и обычным методом с помощью 5—Г-диаграммы, Ниже приводятся результаты расчетов гелиевого холодильного цикла с одним детандером по описанному методу и с помощью 5—/"-диаграммы для конкретных условий, выбранных таким образом, чтобы влияние дроссель-эффекта было заметным. [c.24]

Для гелия при принятых условиях АГ <0, ДГ , < О, а Абсолютные величины ДГ и ДГ ], в цикле с двумя детандерами на прямом потоке меньше, чем в цикле по 3-му варианту, поскольку в первом джоуль-томсоновский эффект соответствует дросселированию от до р , а во втором от [c.30]

Проведем для примера сопоставление циклов для гелия, рассматривая его как идеальный газ (без учета джоуль-томсоновского эффекта) при следующих исходных условиях [c.33]

По назначению различают криогенные установки холодильные (для получения низкотемпературного холода), ожижительные (для выработки сжиженного газа) и газоразделительные (для разделения газовой смеси на составные части). В циклах всех перечисленных установок могут использоваться одни и те же способы получения низких температур, а именно эффект Джоуля—Томсона (дросселирование) эффекты расширения рабочего тела с отдачей и без отдачи внешней работы эффекты охлаждения дополнительными крио- [c.10]

При необ.ходимости одновременно питать жидким азотом большое число ловушек (например, в многокамерных напылительных линиях) экономично применять системы группового охлаждения ловушек с использованием индивидуальных малогабаритных ожижителей азота, обслуживаемых одним компрессором. Холодильный цикл такого рода системы построен на использовании эффекта Джоуля—Томпсона с однократным дросселированием. Схематическое изображение системы охлаждения приведено на рис. 3-43. [c.205]

В дроссельных холодильных циклах используется эффект Джоуля — Томсона. Эти циклы достаточно эффективны при больших перепадах на дросселе. Со снижением перепада их эффективность резко падает. В условиях небольших перепадов шачительно более эффективно расширение газа в детандерах. Однако для получения очень низких температур, приближающихся к началу сжижения газа, эффективность детандеров тювь снижается. Это объясняется резким отклонением свойств реальных газов от идеальных при температурах, близких к температуре сжижения. В этих условиях резко падает способность газа к расширению, растут потери холода и возникает опасность гидравлических ударов. Современш ш конструкции детандеров допускают конденсацию жидкости в детандере до 20 мае. 7о- [c.134]

Невозможность осуществления указанного цикла построения вечного двигателя перпетуум мобиле) 1-го рода, дающего работу без затраты эквивалентного количества другого вида энергии, доказана отрицательным результатом тысячелетнего опыта человечества. Этот результат приводит к тому же выводу, который в частной, но более строгой форме мы получ1 ли, анализируя опыты Джоуля. [c.31]

На рис. 118 приводится диаграмма температур кипения различных веществ при атмосферном давлении и марки стали, которые применяются в криогенной технике. На рис. 119 показана принципиальная технологическая схема гелиевого производства, основанного на эффекте Джоуля—Томсона. Газ отбирается из газопровода, давление в котором составляет около 35 кгс/см , осушается и поступает на низкотемпературное разделение. В данном случае холодильный цикл заключается в охлаждении газа и последующем расширении его в дросселе. В результате расширения около 80% исходного газа сжижается и выде- [c.196]

Методика пробы ИМЕТ позволяет изучить структуру ц механические свойства образца из стали при заданном терлшческом цикле сварки на всем его протяжении. На рис. 17. 8 [83] приведена схема установки нагрев образцов осуществляется теплом Джоуля до температуры примерно 1300° С, возможной при электрическом контактном нагреве. При изучении кинетики фазовых превращений структуру исследуемого образца фиксируют па ленте осциллографа при больших скоростях охлаждения. Для определения механических свойств используют разрывные машины усилием до 1200 кГ. [c.252]

Для охлаждения природного газа применяют холодильные циклы, основанные на пспользованпп джоуль-томсоновского эффекта дросселпровання газа, пзоэнтроппйного расширения газа, исиарения жидкостей [31]. [c.157]

Наиболее часто эффект Джоуля - Томсона используется, когда в качестве холодильного агента выступает иеиосредст-веиио газ (например, природный), подвергающийся сжижению или разделению. При этом, в случае разделения газа цикл разомкнутый, при сжижении газа цикл может быть и замкнутым и разомкнутым. Пример такого цикла приведен на рис. 3.15. В процессе дросселироваипя газа понижается температура и появляется жидкая фаза, которая, в случае охлаждения природного газа, обогащена высококипящими комиоиеитами. [c.158]

Циклы, основанные на исиарении жидкости, часто используются для предварительного охлаждения в циклах, использующих эффект Джоуля - Томсона плп пзоэнтроппйное рас-шпренпе. [c.159]

Затраты энергии в холодильных циклах, использующих эффект Джоуля - Томсопа или изоэитропийиое расширение перерабатываемого газа, значительно зависят от давления сырьевого газа п давления отбензиненного (товарного) газа. [c.161]

Сжижение водорода достигается обычно многоступенчатым охлаждение.м в каскадных установках, для которых расход энергии меньше, чем в других. По для ожижения водорода могут использоваться различные холодильные циклы, основанные как на эффекте дроссе.лирования (эффект Джоуля — Томпсона), так и на расширении водорода с производством внеииюй работы в расширительной машине-детандере. При этом должны учитываться некоторые специфические свойства водорода, а именно 1, В отличие от др.угнх газов водород при обычной температуре имеет отрицательный дроссе.,1ь-эффект, т. е. при расширении нагревается. Для получения положительного дроссель-эффекта сжатый водород должен быть предварительно охлажден до температуры ниже температуры инверсии (около 200 К). Это обычно достигается охлаждением до температуры ниже 80 К испаряющимся жидким азотом (в специальных теплообменниках) [c.95]

Как известно, для получения низких температур в технике применяются два метода дросселирование предварительно сжатого газа (использование эффекта Джоуля-Томсона) и детандирова-ние — расширение сжатого газа в специальной расширительной машине поршневого или турбинного типа, называемой детандером. Рассмотрим кратко циклы, основанные на этих методах. [c.81]

Цикл с однократным дросселированием. Эффект Джоуля-Томсона в сочетании с про-тивоточным теплообменом между сжатш и дросселированным газом был использовав первоначально Линде для охлаждения воздуха до температуры ниже критической и последующего ожижения. Как уже указывалось, обязательным условием при этом является непрерывность процесса дросселирования и предварительного охлаждения дросселируемого газа до температуры ниже инверсионной. [c.52]

Кроме эластичности каучук обладает рядом других интересных свойств. Рассмотрим, например, эффект Гуха — Джоуля. Еще в 1805 г. Гух установил, что полоска каучука, растянутая при помощи подвешенного к ней груза, сокращается при нагревании. При охлаждении ее длина увеличивается. Эти изменения обратимы. Цикл нагревание — охлаждение можно повторять любое число раз. Соответственно этому если образец выдер- [c.46]

Исторически Т. возникла как учение о взаимопревращениях теплоты и механич. работы (механич. теория тепла). Толчком к созданию Т. послужило развитие теплотехники и, в частности, изобретенне паровой машины в конце 18 в. Однако значительную роль в создании Т. сыграли многие более ранние открытия в естествознании, в т. ч. изобретение термометра (Галилей, 1592), создание первых температурных шкал (Бойль, 1695, Цельсий, 1742), введение понятий о теплоемкости и так наз. скрытых теплотах — теплоте плавления и теплоте испарения (Блек, 1760—62), и, наконец, установление газовых законов. Непосредственно к открытию первого закона Т. привели опыты Румфорда (1798), к-рый наблюдал выделение большого количества теплоты нри сверлении пушечного ствола, и гл. обр. исследования Майера (1841—42) и Джоуля (1843) по установлению принципа эквивалентности между работой и теплотой и измерению механич. эквивалента теплоты. Основой второго закона Т., сформулированного Клаузиусом (1850) и Томсоном (Кельвином) (1851), послужил труд Карно (1823) Размышления о движущей силе огия и о машинах, способных развивать эту силу , в к-ром впервые был дан анализ работы идеальной тепловой машины (см. Карно цикл). Т. обр., Т. как наука сформировалась в середине 19 в. В последующем важнейшими этапами в развитии Т. явились создание общей теории термодинамич. равновесия (Гиббс, 1875—78) и открытие третьего закона Т. (Нернст, 1906). Параллельно расширялись области применения термоди-намич. законов в различных областях науки и техники. [c.47]

На более низких ступенях процесса, когда газ охлажден до температур 20—35° К, весьма эффективно ожижение с помощью дросселирования, так как при этих температурах эффект Джоуля — Томсона для водорода весьма высок. Общий коэффициент ожижения а (равный отношению количества получающейся жидкости к количеству сжимаемого компрессором газа) в этой области температур может быть лишь незначительно увеличен за счет замены дросселирования расширением в детандере. В то же время трудности создания такого детандера, который бы работал в области конденсации, значительно превышают небольшой выигрыш в производительности. Таким образом, следует ожидать, что детандеры для ожижения водорода будут применяться при температурах от 30 до 80° К. На фиг. 1 изображены низкотемпературные ступени типичного однодетандерного цикла. [c.71]