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

11 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

39181. Проблемы и перспективы привлечения банковских ресурсов в условиях посткризисного развития экономики Республики Казахстан 1.21 MB
  1 Экономическое содержание банковских ресурсов1.2 Собственный капитал и его роль в формировании банковских ресурсов1.3 Формы привлечения ресурсов банками их модификация в условиях усиления конкуренции на финансовом рынке2 Анализ формирования ресурсов банков второго уровня Республики Казахстан в условиях современного мирового финансового кризиса 2.
39183. Агроекологія 542.5 KB
  Назвати основні типи ерозії, дати оцінку шкідливості ерозійних процесів, та способи запобігання ерозії, які придатні для землеробства України
39184. Анализ технологии подготовки валанжинского газа на УКПГ- 1В Ямбургского месторождения 2.05 MB
  Промысловая подготовка газа на УКПГ-1В производится с применением процесса низкотемпературной абсорбции (НТА) при давлении 5,5-6,5 МПа и температуре минус 25°С, что обеспечивает качество газа согласно требованиям ОСТ 5 1.40-93 - температуру точки росы по влаге и углеводородам не выше минус 25°С, максимально полное извлечение углеводородов С3+, круглогодичное поддержание температуры газа и конденсата на выходе с УКПГ-1В на уровне минус 2°С для предотвращения протаивания многолетнемерзлых грунтов в зоне прокладки трубопровода.
39185. Классификация компьютеров 201 KB
  1 По времени создания компьютеры подразделяют на поколения первое второе третье и четвертое которые характеризуются степенью развития аппаратных и программных средств. Компьютеры первого поколения относятся к середине 40х и концу 50х гг. Компьютеры второго поколения относятся к концу 50х и середине 60х гг. Компьютеры третьего поколения относятся к периоду с середины 60х по середину 70х гг.
39186. Конституционное право государств Европы 1.47 MB
  Нормативная база деятельности Государственных советов 166 Определение статуса Государственного совета по конституции 166 3. Конституционные нормы о полномочиях властных структур в период военного положения 205 Приложение 208 Проект Конституции Европейского Союза229 структура содержание краткие комментарии 208 I. Книга позволяет узнать как конституции этих стран в условиях рыночной экономики регулируют вопросы собственности государственное планирование финансы государства и экологическую охрану общества. Эти конституции отвергают...
39187. Комплексное исследование рынка ноутбука ROVERBOOK 580 KB
  В этой курсовой работе будут проведены исследования товара RoverBook Voager 411 его конкурентов потребителей конъюнктуры рынка будет определена емкость рынка и доля рынка исследуемого предприятия разработана маркетинговая стратегия стратегия ценообразования проведено формирование каналов сбыта и системы товародвижения разработана рекламная программа и рекламное обращение кроме того будет подсчитан бюджет реализации маркетинговой программы. Определение емкости рынка 2. Сбор и формирование исходных данных выбор метода расчета При...
39188. Материальные ресурсы организации 27.63 KB
  Понятие сырьевых и топливноэнергетических ресурсов их классификация. Факторы и направления повышения эффективности использования материальных ресурсов. Повышение эффективности использования материальных ресурсов имеет большое значение как для экономики отдельной организации так и для государства в целом. Кроме того повышение эффективности использования материальных ресурсов обеспечивает увеличение объемов производимой продукции при тех же размерах материальных затрат.