Лекционный курс «физические основы измерений и эталоны». Охлаждение при расширении газов. Эффект джоуля-томсона

Сентябрь 15, 2022

Главная
Физика
Лекционный курс «физические основы измерений и эталоны». Охлаждение при расширении газов. Эффект джоуля-томсона

Содержание

2. АДИАБАТИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ С СОВЕРШЕНИЕМ МЕХАНИЧЕСКОЙ РАБОТЫ dQ = 0 dU = A
3. Поршневой детандер АДИАБАТИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ С СОВЕРШЕНИЕМ МЕХАНИЧЕСКОЙ РАБОТЫ 1 — поршень; 2 — цилиндр; 3 —
4. АДИАБАТИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ С СОВЕРШЕНИЕМ МЕХАНИЧЕСКОЙ РАБОТЫ Турбодетандер Пётр Леонидович Капица (1894 - 1984)
5. ЭФФЕКТ ДЖОУЛЯ-ТОМСОНА ΔU = А → U2 – U1 = р1V1 - р2V2 U1 + р1V1
6. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОЛЕКУЛ В РЕАЛЬНЫХ ГАЗАХ Уравнение состояния Ван-дер-Ваальса (p + a/V2)(V – b)=RT
7. ЭФФЕКТ ДЖОУЛЯ-ТОМСОНА В РЕАЛЬНЫХ ГАЗАХ СО СЛАБО ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИМИ МОЛЕКУЛАМИ БОЛЬШИХ РАЗМЕРОВ Уравнение состояния: p(V – b)=RT
8. ЭФФЕКТ ДЖОУЛЯ-ТОМСОНА В РЕАЛЬНЫХ ГАЗАХ С СИЛЬНО ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИМИ МОЛЕКУЛАМИ МАЛЫХ РАЗМЕРОВ Уравнение состояния: (p + a/V2)V=RT
9. ИНВЕРСИЯ ЭФФЕКТА ДЖОУЛЯ-ТОМСОНА Максимальная температура инверсии (Ти)max =2а/Rb Положительный эффект при Т1 Н2 → 202 К
10. СХЕМА ХОЛОДИЛЬНИКА НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТА ДЖОУЛЯ-ТОМСОНА CFCl3 ; CF2Cl2 ; и т. п. Раньше АММИАК NH3
11. ПРОМЫШЛЕННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СЖИЖЕНИЯ ГАЗОВ
12. Диагностика подземных тепловых сетей 1,2,3 - нарушения изоляции
14. Скачать презентацию

Слайд 2

АДИАБАТИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ
С СОВЕРШЕНИЕМ
МЕХАНИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
dQ = 0
dU = A

Слайд 3

Поршневой детандер
АДИАБАТИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ
С СОВЕРШЕНИЕМ
МЕХАНИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
1 — поршень; 2

— цилиндр; 3 — впускной клапан;
4 — выпускной клапан; 5 — кривошипно-шатунный механизм

Слайд 4

АДИАБАТИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ
С СОВЕРШЕНИЕМ
МЕХАНИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
Турбодетандер
Пётр Леонидович
Капица
(1894 - 1984)

Слайд 5

ЭФФЕКТ ДЖОУЛЯ-ТОМСОНА
ΔU = А → U2 – U1 = р1V1 -

р2V2

U1 + р1V1 = U2 + р2V2 или Н1 = Н2

ИЗОЭНТАЛЬПИЧЕСКИЙ процесс

Для идеального газа dH=McpdT → dT = 0

Слайд 6

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОЛЕКУЛ
В РЕАЛЬНЫХ ГАЗАХ
Уравнение
состояния
Ван-дер-Ваальса
(p + a/V2)(V – b)=RT

Слайд 7

ЭФФЕКТ ДЖОУЛЯ-ТОМСОНА
В РЕАЛЬНЫХ ГАЗАХ
СО СЛАБО ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИМИ
МОЛЕКУЛАМИ БОЛЬШИХ РАЗМЕРОВ
Уравнение состояния: p(V

– b)=RT

pV =RT + p b → ΔU = р1V1- р2V2 = R(T1 – Т2) + b(р1 – р2)

Δ Т - мало → ΔU ≈ b(р1 – р2)

р1 > р2 → ΔU > 0

При расширении газ НАГРЕВАЕТСЯ

ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ эффект Джоуля - Томсона

Слайд 8

ЭФФЕКТ ДЖОУЛЯ-ТОМСОНА
В РЕАЛЬНЫХ ГАЗАХ
С СИЛЬНО ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИМИ
МОЛЕКУЛАМИ МАЛЫХ РАЗМЕРОВ
Уравнение состояния: (p

+ a/V2)V=RT

pV =RT - а/V → ΔU = R(T1 – Т2) + а(1/V2 - 1/V1)

Δ Т - мало → ΔU ≈ а(1/V2 - 1/V1)

V1 < V2 → ΔU < 0

При расширении газ ОХЛАЖДАЕТСЯ

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ эффект Джоуля - Томсона

Слайд 9

ИНВЕРСИЯ ЭФФЕКТА ДЖОУЛЯ-ТОМСОНА
Максимальная
температура
инверсии
(Ти)max =2а/Rb
Положительный
эффект при
Т1 < (Ти)max
Н2

→ 202 К
N2 → 621 K
O2 → 764 K
СО2 → 1900 К

Температура инверсии
для водорода

Слайд 10

СХЕМА ХОЛОДИЛЬНИКА НА ОСНОВЕ
ЭФФЕКТА ДЖОУЛЯ-ТОМСОНА
CFCl3 ;
CF2Cl2 ;
и т. п.

Раньше
АММИАК
NH3

ФРЕОНЫ :

Слайд 11

ПРОМЫШЛЕННАЯ УСТАНОВКА
ДЛЯ СЖИЖЕНИЯ ГАЗОВ

Слайд 12

Диагностика
подземных
тепловых
сетей
1,2,3
-
нарушения
изоляции