5 Метод получения глубокого холода, основанный на Джоуль-Томсоновском эффекте понижения температуры.

Дросселирование – процесс уменьшения давления

метод получения глубокого холода ( метод Линдэ).

основан на охлаждение расширяющегося газа за счет теплоты отнимаемой газом для совершения работы против сил взаимного притяжения.

1.Физико-химический метод - используют изменение агрегатного

состояния вещества, то есть испарение жидкости с низкими

температурами кипения.

2.Физико-механический:

а)метод простого дросселирования

б)расширение газов с совершением внешней работы

а) Метод Линде.

основан на охлаждение расширяющегося газа за счет

теплоты отнимаемой газом для совершения работы

против сил взаимного притяжения.

Различают два эффекта:

1.Дифференциальный эффект Джоуля – Томсона-отношение бесконечно малого изменения температуры к бесконечно малому изменению давления.

2.Интегральный эффект показывает суммарное изменение температуры при конечном перепаде давлений.

1-2-изотерма сжатия в компрессоре

2-3-процесс охлаждения в холодильнике и теплообменнике

3-4-дросселирование

4-5-1-нагревание газа до первоначального состояния

Для увеличения КПД:

1)Ввести дополнительный контур высокого давления для компрессора.

2)Предварительное аммиачное охлаждения газа.

Основные параметры:

1.

2.Кол-во тепла, которое нужно отвести для охлаждения и сжижения воздуха

3 .Изотермическая работа сжатия(расход энергии на сжижение газа)

4.Изотермический КПД

5.Действ. работа

6.Теоретическая доля сжижения газа

б) Метод Клода.

Состоит в том, что сжатый и охлаждённый воздух расширяется,

совершая работу без теплообмена с окружающей средой.

Работа совершается за счёт внутренней энергии, взятой от

самого сжатого газа.

Расширение газа происходит в машине называемой детандером.

1-2-сжатие газа в компрессоре

2-4-изобара охлаждения сжатого воздуха

4-5-дросселирование

3-7-политропа расширения газа в детандере

3-6-адиабатное расширение газа в детандере

5-6-1-изобара нагревания обратного газового потока.

в ) Метод Капицы.

Цикл низкого давления.

Детандерные циклы основаны на расширение газов с

совершением внешней работы.

Использование турбокомпрессора.

1-2-сжатие газа в турбокомпрессоре

2-3-охлаждение газа в холодильнике

3-4-политропа расширения в турбодетандере

3-5-сжижение газа в конденсаторе

5-6-дросселирование

6-4-1-нагревание до первоначального состояния

Достоинства:

1.упрощается установка

2.повышается холодопроводность

3.уменьшается расход электроэнергии

Д росселирование газов. При дросселировании работа, совершаемая газом, затрачивается на преодоление трения в отверстии дросселирующего устройства и переходит в тепло, в результате чего процесс расширения происходит без изменения энтальпии (изоэнтальпически).

В случае идеального газа при постоянстве энтальпии сохраняется постоянной и температура газа. Дросселирование же реальных газов сопро­вождается, несмотря на постоянство энтальпии, изменением температуры газа.

Явление изменения температуры реального газа при его дросселиро­вании получило название дроссельного эффекта, или эф­фекта Джоуля — Том сон а. Дроссельный эффект считается положительным, если при дросселировании газ охлаждается, и отрицательным, если газ нагревается.

Отношение бесконечно малого изменения температуры к вызывающему его бесконечно малому понижению давления газа называется диффе­ренциальнымдроссельным эффектом:

Однако в практических расчетах за дифференциальный дроссельный эффект принимают изменение температуры реального газа, обусловленное изменением его давления на одну единицу.

Интегральный дроссельный эффект соответствует изменению температуры при понижении давления газа от начального р_х до конеч­ного р₂:

Интегральный дроссельный эффект может быть наиболее просто опре­делен с помощью энтальпийной диаграммы г—Г, где он изображается, в соответствующем масштабе, горизонтальным отрезком, проведенным между изобарами р_х и р_г, или посредством энтропийной диаграммы.

Дроссельный эффект характеризуется изменением температуры газа при отсутствии подвода к газу или отвода от него тепла. Однако изоэн-тальпический эффект расширения газа может быть количественно выражен в единицах энергии как разность энтальпий сжатого и расширенного газа при одинаковой начальной температуре Т_г газа (перед дросселиро­ванием). Именно эта разность энтальпий определяет количество тепла, которое надо подвести к расширенному газу с тем, чтобы нагреть его до температуры перед дросселированием.

Дроссельный эффект, выраженный в тепловых единицах, получил название изотермического дроссельного эффекта.

Билет 12