САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПЕТРА ВЕЛИКОГО

Институт Энергетики

Высшая школа атомной и тепловой энергетики

Лабораторная работа ТД - 5

"Эффект Джоуля-Томсона в реальном газе"

Студент гр. 3231401/20002 ______Школьников А.С.

Студент гр. 3231401/20002 ______Сирош С.А.

Преподаватель ________________ Павлов А. В.

Содержание

1. Введение 3

2. Описание установки 3

3. Результаты эксперимента 5

4. Обработка результатов 6

5. Вывод 6

1. Введение

Дросселирование — необратимый процесс адиабатного расширения газа или пара без совершения работы над окружающей средой. Этот процесс протекает, когда газ «продавливают» через гидравлическое сопротивление.

В 1852–1862 гг. Джеймс Прескотт Джоуль и Уильям Томсон выполнили серию работ, связанных с изучением термодинамических свойств газов. Ранее, в опытах Гей-Люссака и Джоуля, было установлено, что дросселирование идеального газа не меняет его температуру. В новых опытах удалось показать, что температура реального газа при дросселировании изменяется. Впоследствии это явление назвали эффектом Джоуля — Томсона.

Рисунок 1 ̶ Схема опыта Джоуля-Томсона

2. Описание установки

В работе используется дроссель 13, который представляет собой цилиндрическую гильзу из текстолита, запрессованную в дюралюминиевую оболочку и заполненную войлоком. Через специальные уплотнения со стороны высокого и низкого давлений вводятся термопары для определения температур на входе и выходе из дросселя 13. Гильза с войлоком находится в теплоизоляции. Сжатый воздух с помощью компрессора 10 через сепаратор 9 и холодильник 8 подается в дроссель 13.

Рисунок 2 ̶ Панель управления установки

1-тумблер “Сеть”; 2-тумблер включения компрессора; 3-кран регулировки давления; 4-ротаметр; 5-манометр; 6-измеритель температуры; 7-тумблер для включения измерителя температуры;

Рисунок 3 ̶ Схема установки

8 – холодильник; 9-сепаратор; 10-компрессор; 11-ротаметр;

12- кран регулировки давления; 13-дроссель; 14-манометр;

3. Результаты эксперимента

Таблица 1

Результаты измерений

номер опыта				G
	С			л/ч	кг/см2				м3/кг
1	27,5	25,5	2	8	6	1	5	0,1426		0,8339
2	31,7	27,3	4,4	10	7	1	6	0,1241		0,8339
3	34,7	29	5,7	20	10	1	9	0,0876		0,8339

Продолжение таблицы 1

Результаты измерений

номер опыта
	К/Па				С
1	0,211436	0,213707	0,212571	1,105		1,063
2	0,206894	0,211773	0,209334	1,291		1,256
3	0,203347	0,209968	0,206658	1,896		1,860

4. Обработка результатов

Рассчитаем величины v₁ и v₂ для каждого опыта по формуле:

Вычисляем коэффициенты , соответствующие значениям v₁, T₁ и v₂, T₂ по формуле:

Рассчитаем среднее значение дифференциального дроссель-эффекта:

,

Интегральный эффект Джоуля-Томсона определяется по формуле:

,

Эмпирический эффект Джоуля-Томсона определяется по формуле:

,

5. Вывод

В данной лабораторной работе был изучен эффект Джоуля-Томсона, получены значения экспериментального и расчетного значения интегрального эффекта Джоуля-Томсона. По итогам данной работы можно сделать вывод, что при дросселировании температура реального газа изменяется.

Санкт-Петербург

2023