Джоуля низкого давления

Дросселирование. Сущность дросселирования заключается в расширении газа до более низкого давления без совершения внешней работы и без обмена теплотой с окружающей средой, что вызывает изменение температуры газа. Мерой снижения температуры газа при дросселировании является дифференциальный дроссельный эффект — коэффициент Джоуля — [c.56]

Дросселирование газа производится в дросселях, которые представляют собой устройства (шайбы, сопла), уменьшающие поперечное сечение трубопровода, по которому движется газ. В результате резкого сужения сечения трубы увеличивается скорость газа и уменьшается давление и температура. Падение температуры примерно пропорционально падению давления. Коэффициент пропорциональности определяется из термодинамических соотношений в соответствии с эффектом Джоуля — Томпсона. Для углеводородных природных газов он имеет порядок 0,3 град/атм. Так, для охлаждения газа на десять градусов необходим перепад давления в 3 МПа. Низкая термодинамическая эффективность эффекта дросселирования ограничивает срок его использования, поскольку с течением времени эксплуатации месторождения пластовое давление падает, а следовательно, падает давление и на входе установки комплексной подготовки газа. Примерно через десять лет эксплуатации месторождения при существующих темпах отбора газа дросселирование газа перестает давать необходимый холод, и в дальнейшем необходимо либо увеличивать давление с помощью дожимной компрессорной станции, либо использовать другие источники холода. [c.40]

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]

ДЛЯ уменьшающегося давления. Изобара рщ,=9 является касательной к кривой инверсии (/=0) в точке С с ординатой 7 пр=3. Через эту точку проходит также критическая изохора (ипр=1). Изобары для низких давлений (рцр<9) пересекают кривую инверсии в двух точках, соответствующих верхней и нижней температурам инверсии. Площадь под кривой инверсии представляет состояния положительного эффекта Джоуля — Томсона (/>0) или падение температуры при дросселировании. [c.243]

Методы глубокого охлаждения основаны, с одной стороны, на использовании различия в температурах кипения (или ожижения) индивидуальных газов, входящих в состав подлежащего разделению коксового, водяного, гидрогенизационного или иного газа с другой стороны, они основаны на использовании эффекта Джоуля-Томсона, который заключается в том, что сжатые газы при их расширении до более низкого давления охлаждаются. [c.236]

Расчет коэффициента Джоуля-Томсона и нахождение инверсионных кривых различных газов имеют большое значение для техники получения низких температур, в которой используется процесс дросселирования газов. Так, для водорода верхние температуры инверсии при давлениях I и 100 атм равны соответственно —73 и —92 °С. Следовательно, при комнатных температурах дросселирование водорода приведет к его нагреванию (а <0). [c.155]

Интегральный эффект Джоуля — Томсона. При любом реальном процессе всегда больше интересуются конечными изменениями, чем диференциальными, а поэтому непосредственный интерес представляет интегральный эффект. При этом возникает задача следующего характера дается определенное вещество в некотором исходном состоянии при повышенном давлении требуется найти его состояние в результате адиабатного расширения до более низкого давления. Это очень г.росто решается с помощью термодинамической диаграммы (52), что может быть иллюстрировано следующими двумя примерами. [c.358]

У идеального газа при адиабатическом расширении без совершения внешней работы температура изменяться не должна, но у реального газа при его расширении преодолевается взаимное притяжение соседних молекул, возникающее вследствие действия межмолекулярных сил. На это затрачивается внутренняя энергия газа, и в результате происходит охлаждение это эффект Джоуля — Томсона. Так как отклонение газов от идеального состояния тем значительнее, чем больше давление и ниже температура, то и охлаждение тем сильнее, чем больше разность давлений (до и после расширения) и ниже температура. Однако снижение температуры относительно невелико (0,1—0,3°С на каждую атмосферу снижаемого давления). Значительно бЬль-шее охлаждение достигается при расширении с совершением внешней работы в специальных машинах-детандерах. Охлаждение происходит почти исключительно за счет совершения работы и лишь в небольшой степени за счет дросселирования. В массивных поршневых детандерах, работающих подобно паровым машинам, вследствие их низкого коэффициента полезного действия приходится сжимать воздух до давления 2-10 н/м . В 1938 г. академик П. Л. Капица разработал конструкцию компактного турбодетандера, который работает по принципу реактивной паровой турбины с высокой производительностью и с к. п. д. до 0,83, что позволило снизить начальное давление ежа- [c.217]

Изотермический эффект дросселирования для воздуха низкого давления Aij определяем из интегрального эффекта Джоуля-Томсона по уравнению (1-112) (см. ч. I, стр. 48) [c.423]

Ньютон и Додж [176] с большим успехом применили уравнение (75) в семи случаях расчета эффекта Джоуля—Томсона. Они также предложили видоизмененное уравнение, которое можно использовать в тех случаях, если более низкое давление значительно выше 1 атм, принимая во внимание, что уравнение (75) ограничено такими случаями, когда газ при низком давлении можно считать идеальным. [c.362]

В эксперименте Джоуля — Томсона газ, заключенный в трубку с адиабатическими стенками, протекает нри стационарных условиях через пористую перегородку из области с высоким давлением в область низкого давления, причем давления по обе стороны пористой перегородки поддерживаются постоянными [c.101]

При высоких давлениях и низких температурах, т. е. в области жидкости, эффект Джоуля-Томсона имеет отрицательное значение. Очевидно, точки пересечения изо- [c.646]

При высоких давлениях и низких те.мпературах, т. е. в области жидкости, эффект Джоуля-Томсона имеет отрицательное значение. Очевидно, точки пересечения изобар с осью. Y будут инверсионны.ми точками, ибо у них tl, — = 0. [c.565]

Значительно более низкие температуры сравнительно легко могут быть получены при помощи машин, работающих по совершенно иному принципу. Эти температуры близки к температуре кипения жидкого воздуха (—194°С при 1 ата, фиг. I). Ожижение воздуха в промышленных масштабах было впервые осуществлено Карлом фон Линде. Он использовал эффект Джоуля — Томсона, заключающийся в том, что при прохождении газов через отверстие с большим сопротивлением понижение давления газа сопровождается его охлаждением, если [c.8]

Получение холода в детандерах особенно выгодно ниже 120° К. В течение многих лет детандеры применяются в крупных установках для получения кислорода ректификацией жидкого воздуха. Наряду с охлаждением газа в детандерах используется и охлаждение за счет эффекта Джоуля—Томсона, особенно в случае небольших установок, где применение детандеров сталкивается с некоторыми трудностями. Недостатками охлаждения за счет эффекта Джоуля — Томсона являются низкий к.п. д. процесса и необходимость высокого давления (от 140 атм и выше). [c.62]

Наибольшее распространение получили ртутные лампы низкого, высокого и сверхвысокого давления с кварцевым корпусом [58]. У ламп низкого и высокого давления практически линейчатый спектр. Они особенно пригодны для получения коротковолнового света (например, 254 нм). В спектре ламп сверхвысокого давления на отдельные линии накладывается сплошной фон (рис. 1.8), интенсивность которого растет при повышении давления ртутных паров. Эти лампы, как правило, имеют светящееся тело небольших размеров (несколько миллиметров), что облегчает фокусировку светового пучка. Ксеноновые дуговые лампы имеют сплошной спектр. Для релаксационных измерений применяют импульсные лампы, у которых энергия вспышки обычно составляет несколько сотен джоулей, а продолжительность вспышки колеблется от 10 —10 до 10 сек [58, 59]. [c.28]

В канале горелки давление газа резко падает, он расширяется и увеличивается скорость его течения. Вследствие этого, а также из-за эффекта Джоуля—Томсона газ сильно охлаждается. Так как исходная температура природного газа в газопроводах обычно бывает низкой (иногда близкой к нулю), температура газа в канале горелки падает значительно ниже нуля, на что указывают, в частности, конденсация водяных паров воздуха на поверхности газового канала и его обмерзание у однопроводных горелок. [c.34]

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]

Значение дифференциального эффекта Джоуля—Томсона отрицательно при высоких давлениях и низких температурах. Точки пересечения изобар с горизонталью О—О являются инверсионными, так как в них а =0. Как видно из диаграммы рис. 8, изобары в правой части также где-то пересекаются с горизонталью О—0 это соответствует вторым инверсионным точкам для воздуха в области очень высоких температур. Между двумя инверсионными точками значение дифференциального эффекта Джоуля—Томсона для воздуха всегда положительно, [c.52]

Расстояние между кривыми высокого и низкого давления, измеренное по горизонтали А, соответствует полному значению эффекта Джоуля—Томсона. Холодильный эффект расширения 1 кг воздуха (в кка.а) при соответствующей температуре, например, при 18° (5), при —40° (5),1можно апределить. из-мериз [c.396]

Расчет коэффициента Джоуля — Томсона и нахождение инверсионных кривых различных газов имеют большое значение для техники получения низких температур, в которой используется процесс дросселирования газов. Так, для водорода верхние температуры инверсии при давлениях 1 и 100 атм равны соответственно —73 и —92° С. Следовательно, при комнатных температурах дросселирование водорода приведет к его нагреванию (а/<0). Чтобы при дросселировании водорода температура снижалась, необходимо сначала, отнимая теплоту (например, жидким воздухом), охладить его до температур ниже —100°С. [c.146]

Разработан, сконструирован, изготовлен и испытан криостат для измерения калорических свойств газов и газовых смесей в широком интервале низких температур, В этом аппарате определен эффект Джоуля — Томсона, с точностью 1% газов и газовых смесей при низких и средних давлениях, характеризующихся малыми значениями дроссель-эффекта. [c.150]

Метод глубокого охлаждения заключается в разделении газов при охлаждении их до —100° (и ниже) и сравнительно невысоких давлениях. Такие низкие температуры достигаются путем испарения сжиженных низших углеводородов (этана, этилена, метана) при низком или атмосферном давлении, или путем дросселирования сжатых газов (эффект Томсона—Джоуля). На установках для разделения углеводородных газов методом глубокого охлаждения применяются несколько холодильных цикло в—аммиачный или пропановый (охлаждение от—10 до —50°), этановый или этиленовый (от—80 до —100°) и метановый (от—120 до—160°). При этом каждый холодильный цикл имеет самостоятельный компрессор, конденсатор для сжижения хладоагента и соответствующие теплообменные аппараты. Более подробно метод глубокого охлаждения описан в I томе (стр. 287—312). [c.307]

Для большинства газов эффект Джоуля — Томсона будет положительным (коэффициент сжимае.мости 1>0) это значит, что в случае изменения давления при дросселировании те.мпература будет уменьшаться. Этот факт имеет большое значение в холодильной технике при получении низких температур. Но при высоких температурах может произойти изменение знака этого эффекта, т. е. температура газа будет повышаться в процессе дросселирования. Отсюда следует, что должны существовать условия температуры и давления, при которых дросселирование будет сопровождаться нулевым эффектом (как для идеального [c.527]

Эффект Джоуля-Томсона заключается в том, что сжатые газы при их расширении до более низкого давления без совершения внешиеС работы и без обмена теплом с окружающей средой охлаждаются за счет внутренней работы расширения, совер шаемой против сил притяжения между частицами газа. [c.638]

Для получения низких температур применяют дросселирование газа или быстрое расширение его с одновременным выполнением внешней работы. Дросселированием называется расширение газа, осуществляемое пропусканием его через узкую щель расширительного вентиля. Дросселирование газов сопровождается дроссельным эффектом, или эффектом Джоуля — Томсона, заключающимся в том, что при расширении сжатого газа до более низкого давления без совершения внешней работы и без теплообмена с окружающей средой температура его изменяется. Физическая сущность дроссельного эффекта сводится к тому, что при. дросселировании реального газа часть его внутренней энергии расходуется на преодоление сил притяжения между молекулами. Дроссельный эффект может быть положительным, отрицательным и равным нулю. Температура, при которой дроссельный эффект равен нулю, называется инвер сионной. [c.63]

Из рассмотрения г—Г-диаграммы (рис. 1-37) и диаграммы в приложении видно, что вправо от Г= = 132,6° К, так же как и в области перегретого пара, энтальпия уменьшается с увеличением давления, и изобары для более высоких давлений располагаются ниже, чем изобары для более низких давлений. Вблизи критической температуры, главным образом в области жидкости, кривые высоких давлений пересекаются между собой, и энтальпия при увеличении давлений нес.холько увеличивается. Точки пересечения изобар являются точками инверсии, в которых эффект Джоуля — Томсона исчезает. [c.70]

Выяснению этого положения может помочь следующий пример. Предположим, что газ, заключенный под высоким давлением в цилиндр, расширяется и проходит через клапан в другой закрытый цилиндр с более низким давлением (опыт Джоуля). Если системой считать газ в обоих щзлиндрах, то никакой работы производиться не будет. Если же системой считать только газ в первом цилиндре до дроссельного клапана, то этот газ будет производить работу против внешних сил. [c.65]

Дросселирование потока паоэнтальпнчоскпй процесс. Установившееся адиабатическое течепие через клапан или пористую пробку из области с высоким давление. в область с низким давлением р происходит при постоянной энтальнрш. Этот результат впервые был получен в классических опытах Джоуля и Томсона с пористой пробкой. [c.42]

На установках такого типа можно сжижать все газы, за исключением водорода и гелия, которые проявляют при температуре окружающей среды эффект нагревания Джоуля — Томсона. Водород (температура инверсии которого равна —80°) может быть сжижен, если после сжатия он охлаждается жидким воздухом или лучше жидким азотом (т. кнп. —196°) и затем расширяется (Дьюар, 1898). Гелий также можно сжижать, если предварительно его охладить жидким водородом (Каммерлинг-Оннес, 1908). Гелий имеет самую низкую температуру кипения из всех известных веществ (4,2°К). Путем испарения гелия при низком давлении достигается температура 0,82° К (Каммерлинг-Оннес, 1923). Исключительно низкая температура (0,001°К) была достигнута при размагничивании некоторых парамагнитных веществ, предварительно охлажденных жидким гелием (Жиок, 1928). [c.143]

В микроминиатюрном рефрижераторе для охлаждения используется процесс Джоуля — Томсона. Газообразный азот под давлением 120 атм проходит по каналу с сечением 20 X 50 мкм , в котором охлаждается обратным потоком низкого давления, текущим по каналу большего сечения, а на конце дросселируется через тонкий капилляр 7 X 50 мкм . После дросселя достигается температура 88 К. При 100 К хладопроизводитель-ность устройства 25 мВт, расход газа 2,5 мг/с. Запуск от комнатной температуры занимает всего 30 с. Микроминиатюрный рефрижератор столь мал (рис. 15), что позволяет охлаждать образцы прямо на приборном столике микроскопа. Он может быть встроен даже в стандартный корпус для микросхемы. Очевидным ьнейшим развитием этого направления будет комбинация из нескольких подобных ступеней, что позволит достигнуть температур, необходимых для работы тонкопленочных сквидов. Для охлаждения биомагнито метра разрабатывается четырехступенчатый микрорефрижератор такого типа. В нем используется фреон, азот, водород и гелий. В работе [331] сообщалось о получении температуры 50 К на уровне водородной ступени. Подключение гелиевой ступени обещает понижение температуры до 10 К. [c.60]

Цикл Гэмпсона ) для ожижения воздуха схематически изображен на фиг. 1.2. Чистый сухой воздух давлением от 140 до 210 атм поступает в секцию высокого давления противоточного теплообменника и, пройдя по теплообменнику, расширяется в расширительном (дроссельном) вентиле до давления, равного приблизительно атмосферному. За счет эффекта Джоуля — Томсона при расширении (дросселировании) температура газа понижается. Холодный расширенньш газ поступает в секцию низкого давления теплообменника и охлаждает поток газа высокого давления. Вследствие этого температура газа после дроссельного вентиля непрерывно снижается, пока не наступает конденсация газа. Назовем отношение количества ожиженного воздуха к общему количеству сжатого коэффициентом ожижения х. [c.18]

У идеального газа при адиабатическом расширении без совершения внешней работы температура изменяться не должна, но у реального газа при его расширении преодолевается взаимное притяжение соседних молекул, возникающее вследствие действия меж-молекулярных сил. На это затрачивается внутренняя энергия газа, и в результате происходит охлаждение это эффект Джоуля — Томсона. Так как отклонение газов от идеального состояния тем значительнее, чем больше давление и ниже температура, то и охлаждение тем сильнее, чем больше разность давлений (до и после расширения) и ниже температура. Однако снижение температуры относительно невелико (0,1—0,3° С на каждую атмосферу снижаемого давления). Значительно большее охлаждение достигается при расширении с совершением внешней работы в специальных машинах-детандерах. Охлаждение происходит почти исключительно за счет совершения работы и лишь в небольшой степени за счет дросселирования. В массивных поршневых детандерах, работаюпигх подобно паровым машинам, вследствие их низкого коэффициента полезного действия приходилось сжимать воздух до давления 200 ат. [c.244]

Следовательно, при дросселировании с более высоких началь ных давлений, чем указанные, воздух и кислород нагреваются Гаузеном установлено, что величина дифференциального эф фекта Джоуля—Томсона зависит от изменения температуры Опыты Гаузена показали также, что воздух в области низких температур и давлений имеет вторую точку инверсии. Поэтому величину дифференциального эффекта Джоуля—Томсона при расчетах находят по специальной диаграмме, построенной на основании данных Фогеля, Ноэлля и Гаузена (рис. 8). [c.52]

Гаузеном установлено, что величина дифференциального эффекта Джоуля—Томсона зависит от изменения температуры. Опыты Гаузена показали также, что воздух в области низких температур и давлений имеет вторую точку инверсии. Поэтому величину дифференциального эффекта Джоуля—Томсона при расчетах находят по специальной диаграмме, построенной на основании данных Фогеля, Ноэлля и Гаузена (рис. 8). [c.52]

Как было показано, энергия данной массы газа, подчиняющегося закону РУ уКТ, является функцией только температуры н не зависит от давления и объема. Отсюда если бы данной массе идеального газа, содержащейся при высоком давлении в одном сосуде, дали расшириться во второй эвакуированный сосуд, то полная энергия газа и, следовательно, его температура остались бы постоянными. Однако если в действительности провести такой опыт, то, как установили Джоуль и Томсон, имеет место изменение температуры — положительное или отрицательное. Условия, благоприятствующие проявлению большого отрицательного эффекта, используются для получения низких температур и для сжилгения газов. Быстрое расширение воздуха при комнатной температуре сопроволгдается понижением температуры. Сказанное относится таюке и к большинству газов при тех Н1е условиях. Здесь мы обсудим с термодинамической точки зрения условия понилчения или повышения температуры при адиабатическом сл атин. [c.11]