Джоуля Томсона эффект получение низкой температуры

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]

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]

Принципы получения глубокого холода. Глубокое охлаждение предполагает охлаждение до температур ниже минус 100 °С. Техника глубокого охлаждения применяется для сжижения и разделения газов, например воздуха, коксового газа, природных газов и т. д. Попутно с получением кислорода методами глубокого охлаждения получают редкие газы аргон, гелий, неон, криптон, ксенон. В технике глубокого охлаждения применяют два основных метода получения низких температур I) расширение газов без совершения внешней работы —дросселирование (с использованием эффекта Джоуля — Томсона) 2) расширение газов с совершением внешней работы в детандере. [c.291]

Явление охлаждения газов при расширении без совершения внешней работы и без теплообмена с окружающей средой (эффект Джоуля-Томсона) используется для получения низких температур в большинстве аппаратов для разделения воздуха и коксового газа. [c.171]

Положительный эффект Джоуля — Томсона в комбинации с теплообменом применяется в технике для получения низких температур. [c.120]

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]

Сейчас известны три общих метода, которые применяются в практике для достижения низких температур а) испарение жидкости б) использование эффекта Джоуля— Томсона и в) расширение в машине с отдачей внешней работы. Практически осуществленные холодильные циклы используют либо один из этих методов, либо их комбинацию. Для получения сверхнизких температур (ниже 0,5° К) используется метод адиабатического размагничивания некоторых солей (см. стр. 61). [c.52]

При адиабатическом обратимом расширении воздуха с начальной температурой 300° К, сжатого до 10 г/тга, температура его понизится на 140°, в то время как необратимое дросселирование (эффект Джоуля-Томсона) дает охлаждение воздуха только на 2,5°. Такое большое различие эффектов охлаждения этих двух предельных способов расширения вполне закономерно. Любая необратимость процесса расширения с получением работы в расширителе вызывает снижение падения температуры и при полной необратимости, в результате которой внешняя работа не производится, достигается результат, как при эффекте Джоуля-Томсона. Устройство для дросселирования газа отличается простотой и применяется при получении очень низких температур. Этот процесс используют в большинстве случаев не самостоятельно, а с адиабатическим расширением и регенерацией [6. 7]. [c.14]

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]

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]

Описанное явление получило название эффекта Джоу-л я—Т о м с о н а. Эффект Джоуля—Томсона нашел широкое применение в промышленности для получения низких температур <л для сжижения газов, [c.17]

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]

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]

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]

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]

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]