74800

Адиабатическое дросселирование. Эффект Джоуля-Томсона

Доклад

Физика

Подобный процесс но с реальным газом адиабатическое расширение реального газа с совершением внешними силами положительной работы осуществили английские физики Дж. После прохождения газа через пористую перегородку в правой части газ характеризуется параметрами...

Русский

2015-01-05

57.5 KB

10 чел.

40.Адиабатическое дросселирование. Эффект Джоуля-Томсона

Если идеальный газ адиабатически расширяется и совершает при этом работу, то он охлаждается, так как работа в данном случае совершается за счет его внутренней энергии. Подобный процесс, но с реальным газом — адиабатическое расширение реального газа с совершением внешними силами положительной работы—осуществили английские физики Дж. Джоуль (1818—1889) и У. Томсон (лорд Кельвин, 1824—1907).Рассмотрим эффект Джоуля — Томсона. На рис. 93 представлена схема их опыта. В теплоизолированной трубке с пористой перегородкой находятся два поршня, которые могут перемешаться без трения. Пусть сначала слева от перегородки газ под поршнем 1 находится под давлением р1, занимает объем V1 при температуре Т1, а справа газ отсутствует (поршень 2 придвинут к перегородке). После прохождения газа через пористую перегородку в правой части газ характеризуется параметрами р2, V2, T2. Давления p1 и p2 поддерживаются постоянными (p1>p2).Так как расширение газа происходит без теплообмена с окружающей средой (адиабатически), то на основании первого начала термодинамики --(64.1)

Внешняя работа, совершаемая газом, состоит из положительной работы при движении поршня 2 (А22V2) и отрицательной при движении поршня 1 (A1=p1V1), т. е. A=A2A1. Подставляя выражения для работ в формулу (64.1), получаем---(64.2)Таким образом, в опыте Джоуля — Томсона сохраняется (остается неизменной) величина U+pV. Она является функцией состояния и называется энтальпией.Ради простоты рассмотрим 1 моль газа. Подставляя в формулу (64.2) выражение (63.3) и рассчитанные из уравнения Ван-дер-Ваальса (61.2) значения p1V2 и р2V2 (символ «m» опять опускаем) и производя элементарные преобразования, получаем---(64.3)Из выражения (64.3) следует, что знак разности (T2—T1) зависит от того, какая из поправок Ван-дер-Ваальса играет бóльшую роль. Проанализируем данное выражение, сделав допущение, что p2<<p1 и V2>>V1:1)а  0 не учитываем силы притяжения между молекулами, а учитываем лишь размеры самих молекул. Тогдат. е. газ в данном случае нагревается;2)b  0 не учитываем размеров молекул, а учитываем лишь силы притяжения между молекулами. Тогдат. е. газ в данном случае охлаждается;3)учитываем обе поправки. Подставив в выражение (64.3) вычисленное из уравнения Ван-дер-Ваальса (61.2) значение р1, имеем---(64.4)т. е. знак разности температур зависит от значений начального объема V1 и начальной температуры Т1.Изменение температуры реального газа в результате его адиабатического расширения, или, как говорят, адиабатического дросселирования — медленного прохождения газа под действием перепада давления сквозь дроссель (например, пористую перегородку), называется эффектом Джоуля—Томсона. Эффект Джоуля — Томсона принято называть положительным, если газ в процессе дросселирования охлаждается (T<0), и отрицательным, если газ нагревается (T > 0).В зависимости от условий дросселирования для одного и того же газа эффект Джоуля — Томсона может быть как положительным, так и отрицательным. Температура, при которой (для данного давления) происходит изменение знака эффекта Джоуля — Томсона, называется температурой инверсии. Ее зависимость от объема получим, приравняв выражение (64.4) нулю:---(64.5)Кривая, определяемая уравнением (64.5), — кривая инверсии — приведена на рис. 94. Область выше этой кривой соответствует отрицательному эффекту Джоуля — Томсона, ниже — положительному. Отметим, что при больших перепадах давления на дросселе температура газа изменяется значительно. Так, при дросселировании от 20 да 0,1 МПа и начальной температуре 17° С воздух охлаждается на 35° С.Эффект Джоуля — Томсона обусловлен отклонением газа от идеальности. В самом деле, для моля идеального газа рVm=RТ, поэтому выражение (64.2) примет вид откуда следует, что Т1 = T2.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64342. ОРГАНІЗАЦІЙНО-ПЕДАГОГІЧНА ТЕХНОЛОГІЯ МЕНЕДЖМЕНТУ УЧНІВСЬКИХ ФІЗКУЛЬТУРНО-ОЗДОРОВЧИХ КЛУБІВ 200.5 KB
  Актуальною формою практичної реалізації такого напрямку організації позакласної фізкультурнооздоровчої та спортивномасової роботи у загальноосвітніх навчальних закладах є учнівські фізкультурнооздоровчі клуби.
64343. Інформаційні технології в системах навчання оперативного технічного персоналу екологічно-небезпечних виробництв 812.5 KB
  З урахуванням специфіки роботи подібних підприємств в Україні прийнято Закон Про об'єкти підвищеної небезпеки який регламентує первинну та повторну інформаційну підготовку ІП технічного персоналу як у традиційній формі так і з використанням інформаційних технологій.
64344. РОЗВИТОК ДЕРЖАВНОГО РЕГУЛЮВАННЯ АГРАРНОЇ СФЕРИ УКРАЇНИ В УМОВАХ СОЦІАЛЬНО-ОРІЄНТОВАНОЇ ЕКОНОМІКИ 180 KB
  Реформування аграрної сфери економіки яке супроводжувалося становленням ринкових відносин проведенням земельної реформи створенням нових підприємницьких організаційних структур різних форм власності не дало очікуваних результатів.
64346. Активатор барабанно-валкового типу безперервної дії для комплексів по виробництву дрібноштучних виробів 952.46 KB
  Практичне використання механічної активації стримується відсутністю такої конструкції активатора яка б задовольняла численні вимоги реального виробництва до надійності довговічності стабільності ремонтопридатності й забезпечувала б прийнятні технікоекономічні показники.
64347. Метод підвищення оперативності передачі даних на основі динамічного управління маршрутизацією 1.61 MB
  Загальна характеристика роботи Сучасний рівень розвитку інформаційних систем і засобів автоматизації характеризується постійним впровадженням нових інформаційних технологій в процес збору обробки і передачі даних.
64348. Поліпшення тягово-економічних характеристик локомотивів шляхом підвищення коефіцієнту корисної дії системи подачі піску 311 KB
  Ця умова задовольняється завдяки багатьом чинникам серед яких найбільш ефективним і дешевим засобом який зберігся з часів створення перших локомотивів та безальтернативно використовується на залізничному транспорті...
64349. ПІДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ ЗУБОНАРІЗАННЯ ЦИЛІНДРИЧНИХ ЗУБЧАСТИХ КОЛІС ГІПЕРБОЛОЇДНИМ ІНСТРУМЕНТОМ ЗА РАХУНОК УДОСКОНАЛЕННЯ ФОРМОУТВОРЕННЯ РІЗАННЯМ 326.5 KB
  Одним з перспективних шляхів вирішення цієї задачі є створення нових видів ріжучого інструменту для формоутворення циліндричних зубчастих коліс на основі більш досконалих схем формоутворення на існуючому зубооброблюючому обладнанні.
64350. МЕТОДИКА НАВЧАННЯ КОНТРОЛЮ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ МАЙБУТНІХ ВИКЛАДАЧІВ ТЕХНІЧНИХ ДИСЦИПЛІН 1.22 MB
  Виконання цього завдання потребує перегляду підходів до змісту та організації контролю навчальної діяльності учнів особливо при вивченні спеціальних і загальнотехнічних дисциплін де формуються професійні знання вміння і навички професійно важливі якості особистості.