Температура инверсии эффекта Джоуля Томсона

На рис. И1-2 показано значение дифференциального эффекта а, для воздуха в зависимости от давления и температуры. Как видно из рисунка, значение а, увеличивается с понижением температуры и давления. Точка, в которой эффект Джоуля — Томсона равен нулю, называется точкой инверсии. Существуют две [c.57]

В некотором состоянии для каждого реального газа происходит изменение знака эффекта Джоуля — Томсона (/=0). Этому состоянию соответствует температура инверсии Тп, которую необходимо знать для решения различных вопросов техники сжижения газов. Температура инверсии является функцией давления. [c.241]

Для реальных газов коэффициент Джоуля—Томсона в общем случае не равен нулю и зависит от давления и температуры. Однако при определенных значениях р и Т он становится равным нулю. Этим значением ри Т соответствуют точки инверсии эффекта Джоуля—Томсона, так как когда давление и температура газа достигают указанных значений, происходит изменение (инверсия) знака коэффициента a.J. [c.154]

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]

Затем поток газа разделяется иа два потока 1 и 2, первый из них попадает в детандер, где газ расширяется при адиабатических условиях. При этом (энтропия постоянна, Д5 = 0) газ охлаждается от Гд до Г4 (й -> ]) и проходит через теплообменник II, охлаждая другой поток (2) газообразного гелия. После этого он возвращается в компрессор ( а). Поток 2 при прохождении теплообменника II охлаждается до температуры Г4 (й е). Затем этот поток через клапан Джоуля — Томсона поступает в контейнер для жидкого гелия. Температура газа, проходящего через клапан, должна быть меньше температуры инверсии эффекта Джоуля — Томсона, чтобы могло происходить охлаждение газа за счет этого эффекта. При этом часть газа сжижается (к). Остальной газ возвращается в теплообменник III (г /). Последний служит для охлаждения потока поступающего газа (е - /) до температуры Г5, при которой работает клапан Джоуля — Томсона. Далее этот газ соединяется в точке / с потоком 1 и возвращается в компрессор (у -> а). [c.138]

Для предварительного охлаждения сжатого водорода ниже температуры инверсии эффекта Джоуля — Томсона чаще всего применяют жидкий азот, дающий возможность при кипении под пониженным давлением получать температуры примерно до 63 К. Принципиальную схему установок сжижения на основе дросселирования см. в 3,4. [c.309]

Точка инверсии эффекта Джоуля—Томсон а. Температура, при которой коэфициент эффекта Джоуля— [c.45]

Отклонения от уравнения Ван дер Ваальса.. Табл. 6 иллюстрирует результаты сравнения гелия с газом,, подчиняющимся уравнению Ван дер Ваальса. Из этой таблицы видно, что в интервале между точкой инверсии эффекта Джоуля-Томсона и точкой Бойля гелий подчиняется уравнению Ван дер Ваальса, но при более низких температурах наступают заметные отклонения. В частности, становится отрицательным третий вириальный коэфициент С, тогда как для газа, под- [c.46]

Для газообразного водорода максимальная температура инверсии дифференциального эффекта Джоуля-Томсона (Р->-0) равна Гин, макс = 204 К [238, 239]. Если до дросселирования газ имеет температуру ниже температуры инверсии, то при дросселировании он будет охлаждаться. Более подробно этот вопрос рассматривается в работах по криогенной технике, [c.141]

В соответствии с этими свойствами и строится технологическая схема процесса сжижения гелия. Сжатый гелий охлаждается до температуры, лежащей ниже точки инверсии эффекта Джоуля — Томсона, что достигается с помощью либо внешних хладоагентов, либо детандеров, в которых осуществляется адиабатическое расширение части сжатого гелия с последующим использованием 176 [c.176]

На рис. 1-26 представлены инверсионные кривые в приведенных координатах т. — т для реального газа (азота, воздуха и водорода). В табл. 1-21 даны примерные значения верхних температур инверсии интегрального эффекта Джоуля—Томсона некоторых газов. [c.42]

Камерлинг Оннес [10] решил ожижить гелий, воспользовавшись методом, с помощью которого ему удалось осуществить за несколько лет перед этим ожижение водорода. План Камерлинг Оннеса сводился к тому, чтобы, охладив сжатый гелий жидким водородом (находящимся при температуре, близкой к точке затвердевания, т. е. кипящим под давлением 6 см рт.), затем пропускать его через теплообменник, который бы оканчивался дроссельным вентилем. Как известно, охлаждение газа будет иметь место, если начальная температура дросселирования лежит ниже температуры инверсии эффекта Джоуля-Томсона. Однако практика указывала на то, что достаточное для ожижения газа охлаждение достигается только в том случае, если начальная температура дросселирования выбирается несколько ниже точки Бойля. Условия, выбранные Камерлинг Оннесом ранее (см. выше), удовлетворяли этим требованиям, и только наличие значительных отклонений гелия от закона соответственных состояний могло бы помешать его ожижению. [c.179]

Как следует из диаграммы i — Т для воздуха (рис. IX-48), эффект Джоуля — Томсона зависит не только от начального давления расширяющегося газа (возрастает с повышением давления) ), но и от его начальной температуры. Чем ниже начальная темпера тура газа, тем выше эффект Джоуля — Томсона (табл. IX-5). Он равен нулю в точке инверсии, выше которой газ нагревается при расширении (для воздуха при 200 ат температура инверсии 240 °С). [c.392]

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]

Если < О, то пока величина будет меньше а , дифференциальный эффект Джоуля—Томсона остается положительным и температура газа после дросселирования понижается. Когда = дифференциальный эффект = 0, после дросселирования температура остается неизменной и газ находится в состоянии инверсии. В случае, если дифференциальный эффект < О и после дрос. [c.61]

Из формулы (11) следует, что с увеличением начального давления величина a будет уменьшаться и при а= Ьр станет равной нулю, т. е. температура воздуха при дросселировании понижаться не будет. Дальнейшее увеличение давления приводит к тому, что величина эффекта Джоуля—Томсона становится отрицательной, и газ при дросселировании будет нагреваться. Точка, в которой а =0, называется точкой инверсии. По данным Фогеля, это произойдет при абсолютном давлении для воздуха [c.52]

Из уравнения (И) видно, что с увеличением давлеиия а,- уменьшается. Если а = = Ър, то И = 0. При дальнейшем увеличении давления Р > коэффипиент а становится отрицательным. В этом случае после дросселирования реального газа температура повышается. Точка, в которой дифференциальный эффект Джоуля-Томсона И равен нулю, называется точкой инверсии. [c.428]

Т АЪЛ И ЦА 1-21. ПРИМЕРНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВЕРХНИХ ТЕМПЕРАТУР ИНВЕРСИИ ИНТЕГРАЛЬНОГО ЭФФЕКТА ДЖОУЛЯ—ТОМСОНА НЕКОТОРЫХ ГАЗОВ [c.42]

Ожижитель гелия Капицы. В 1908 г. Каммерлинг Оннесу удалось получить в жидком состоянии гелий, последний из так называемых вечных газов. Трудность ожижения гелия объясняется тем, что для него температура инверсии эффекта Джоуля — Томсона очень низка. Поэтому для того, чтобы иметь возможность использовать эффект Джоуля — Томсона, необходимо предварительно охладить гелий до температуры жидкого водорода. В методе Каммерлинг Оннеса эффект Джоуля — Томсона использовался поэтапно сначала он применялся для охлаждения водорода, а затем гелия. В настоящее время наиболее распространен метод, в котором иа первом этапе охлаждение производится ие водородом, а путем адиабатического расширения. Метод адиабатического расширения впервые был использован Клодом и Хейландом при получении жидкого воздуха, а затем П. Л. Капица применил его для гелия. Примером ожижителя такого рода может служить машина Коллинза. [c.138]

При низких температурах водород и гелий при расширении охлаждаются, как и другие газы. С другой стороны, при высокой температуре обычные газы расширяются с выделением тепла. Температура, при которой происходит переход между двумя типами эффектов Джоуля — Томсона, называется температурой инверсии. Эта температура изменяется в зависимости от природы газа. [c.138]

С помощью уравнения состояния Дитеричи р = = пНТ (У — ехр —па КТУ) определить зависимость температуры инверсии для эффекта Джоуля — Томсона от давления и изобразить ее графически. Использовать закон соответственных состояний и выразить значения давления, температуры и объема через критические величины см. гл. 1, задача 12. Провести такое же рассмотрение для газа ван дер Ваальса. [c.105]

Эффект Джоуля—Томсона имеет практическое значение при сжижении газов. Для того чтобы газ при расширении охлаждался, он должен быть предварительно охлажден ниже температуры инверсии. [c.60]

Из диаграммы Т—5 для водорода (рис. 9) видно, что нри 15—20 °С эффект Джоуля—Томсона отрицательный, т. е. после дросселирования происходит нагревание газа. При изотермическом сжатии водорода в области более низких температур его энтальпия также возрастает, а последующее дрвсселирование не приводит к охлаждению. Предельная температура, при которой для р = 0 значения эффекта дросселирования переходят из положительных в отрицательные, называется температурой инверсии (для воздуха она равна 603°К, для кислорода 893 °К) [77]. Температура инверсии для водорода 204,6 °К, а поэтому для получения положительного значения эффекта дросселирования, т. е. охлаждения, необходимо сжатый водород предварительно охладить ниже его тем- [c.44]

В табл. 2.5 приведены значения 7 ия. макс—максимальные значения температуры инверсии эффекта Джоуля—Томсона. Эта температура соответствует давлениям, стремящимся к нулю. Для простых веществ Тин.ыакс = 1,878 Тв, где Ти — температура Бойля (рис. 2.14), т. е. температура, отвечающая в диаграмме рь, р минимуму изотермы, совпадающему с осью ординат д(ру)1др=0 р- 0]. Для ван-дер-ваальсовского газа Тв=5,375 Тк. Для большинства реальных газов Тв/Тк=2,5-ьЗ,6. Для оценок Тин.макс — (4,7-т-6,5) Тк [9]. [c.44]

Ожижение водорода может быть осуществлено путем применения тех же принципов, которые используются для ожижения воздуха. Однако при ожижении водорода существуют некоторые осложняющие обстоятельства. Температура инверсии эффекта Джоуля — Томсона для водорода равна —204° К Поэтому изэн-тальпийное расширение (дросселирование) водорода не приведет к его охлаждению, если водород не охладить предварительно ниже температуры инверсии. Более того, все вещества, кроме водорода и гелия, замерзают при температурах выше температуры кипения водорода. Поэтому, если ожижаемый водород не является чрезвычайно чистым, его газообразные примеси могут затвердеть и забить каналы теплообменников. Особенно нежелательна примесь даже очень небольших количеств кислорода. Имевшие место взрывы внутри водородных ожижителей приписываются накоплению твердого кислорода в трубках, по которым проходит холодный водород высокого давления. [c.51]

Гелий является газом, перевод которого в жидкое состояние наиболее затруднителен ввиду чрезвычайно низкой температуры кипения (4,2° К) и низкой температуры инверсии эффекта Джоуля— Томсона (—40°К). Впервые гелий был ожижен Камерлинг-Оннесом (Лейденский университет) в 1908 г. Для ожижения нм был использован цикл с дросселированием и предварительным охлаждением гелия (приблизительно до 14° К) за счет жидкого водорода, кипящего при пониженном давлении. Такой способ получения жидкого гелия весьма широко применяется и в настоящее время, а для лабораторий, имеющих достаточное количество жидкого водорода, является одним из наиболее удобных и целесообразных. При ожижении гелия для лабораторных нужд расход электроэнергии редко принимается во внимание. Гора.здо большее влияние на экономичность оказывает степень сложности маишн-ного оборудования и труд, затрачиваемый на обслуживание ожижителя. Двумя наиболее крупными успехами, достигнутыми вожи-исении гелия после Оннеса, являются 1) расширительный ожижитель Симона и 2) ожижитель с детандерами, впервые созданный Капицей и позднее усовершенствованный Коллинзом. [c.70]

Точки инверсии. Точка, в которой (1 = 0, известна под названием точки инверсии эффекта Джоуля — Томсона. Это не единственная точка, так как существует целый ряд соответствующих друг другу давлений и температур, при которых 1 = 0. На рис. 52 показана кривая инверсии, т. е. геометрическое место точек инверсии для азота, основанная на измерениях эффекта Джоуля — Томсона Ребуком и Остербергом [201]. Лишь эти данные и некоторые данные по аргону тех же исследователей дают достаточно полные кривые инверсии. Область внутри кривой между р = 0 и р=375 атм отвечает состояниям, где 1 положительно (охлаждение). Вся область вне кривой представляет состояния, где [1 отрицательно. При любом давлении ниже 375 атм имеются две температуры инверсии — верхняя, где [1 при понижении Т переходит от отрицательного значения к положительному, и нижняя, где происходит обратное изменение. Выше 375 атм превращения не происходит ни при каких температурах. Кривую инверсии можно найти с помощью уравления состояния, [c.356]

При повышении температуры (или давления) вначале достигается точка инверсии, когда газы не меняют температуры при дросселировании, а затем эффект Джоуля-Томсона становится отрицательным, т. е. газы при расширении нагреваются. Газы при нормальном давлении имеют следующие точки инверсии воздух - -ЗбО°, водород —80,5°, гелий — 258°, следовательно, водород и гелий не могут быть ожижены дросселированием без значительного предварительного охлаждения за счет других газов. [c.36]

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]

Из Т—s-диаграммы для водорода (рис. 3-4 и 3-5) видно, что при температурах /= 15—20° С эффект Джоуля—Томсона отрицательный, т. е. после дросселирования происходит нагревание. Температура инверсия водорода 190°К, поэтому необходимо предварительное охлаждение его значительно ниже этой температуры. При охлаждении водорода до 80° К (температура кипения воздуха при 1 ата) и дросселировании его с 200 ДО 1 ата изотермичесйий дроссельный эффект составляет — Аг,, = = 45 ккал кг и теоретический коэффициент сжижения р = 0,17. При охлаждении водорода азотом, кипящим под вакуумом р = 0,2 ата, температура может быть понижена до 68° К, изотермический дроссельный эффект составит—Д/ =53 ккал кг и теоретический коэффициент сжижения р 0,26. Для увеличения коэффициента сжижения водорода целесообразно значительно понижать температуру предварительного охлаждения водорода при помощи кипящего под вакуумом азота или воздуха. [c.185]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология