Strângerea

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 12 iulie 2019; verificările necesită 6 modificări .

Reglare (din germană drosseln - limită, oprire) - o scădere a presiunii gazului sau a aburului atunci când curge printr-o îngustare a canalului de trecere a conductei - o accelerație , sau printr-o partiție poroasă.

Considerent cantitativ

Limitarea este o implementare aproape ideală a procesului Joule-Thomson . Throttling-ul poate fi considerat [1] ca un proces de cvasi-echilibru al isentalpiei .

Pentru un gaz ideal, efectul este fundamental zero, deci este necesar să se folosească un model mai precis, folosind adesea gazul van der Waals. În general, pentru procesul Joule-Thomson, se poate scrie:

$\left({{{\Delta T} \over {\Delta P))}\right)_{I}={{T\left({({\partial V} \over {\partial T))}\ dreapta)_{P}-V} \over {C_{P}}}$

rezultatul final va depinde de modelul de gaz utilizat. Un efect diferențial se numește atunci când și poate fi considerat suficient de mic încât raportul lor poate fi înlocuit cu o derivată parțială. $\Delta P$ $\Delta T$

Dacă diferența de presiune și temperatură este semnificativă (diferența de presiune poate fi de sute de atmosfere), atunci avem efectul Joule-Thomson integral, integrarea poate fi realizată după cum urmează:

$T_{2}-T_{1}=\int \limits _{{P_{1}}}^{{P_{2}}}{\left({{{\partial T} \over {\partial P} }}\right)_{I}dP}=\int \limits _{{P_{1}}}^{{P_{2}}}{{{T\left({{{\partial V} \over {\partial T))}\right)_{P}-V} \over {C_{P))}dP}$ este efectul Joule-Thomson integral .

Efectul Joule-Thomson pentru gazul van der Waals

Ecuația van der Waals a fost creată ținând cont de efectele slabe - interacțiunea moleculelor de gaz între ele și dimensiunile finite ale moleculelor de gaz (pentru un gaz ideal, moleculele sunt puncte materiale și interacționează numai la impact). În general, proprietățile unui astfel de gaz diferă foarte puțin de proprietățile unui gaz ideal - cu excepția anumitor zone de parametri (de exemplu, în timpul condensării gazului). Gazul van der Waals oferă o descriere calitativă a comportamentului gazelor în timpul condensării și pentru efectul Joule-Thomson. În acest caz, parametrii obținuți cantitativ des sunt destul de departe de realitate. În acest caz, pentru efectul diferențial pentru un gaz suficient de rarefiat, obținem următorul rezultat:

${{\Delta T} \over {\Delta P}}={{{{2a} \over {RT}}-b} \over {C_{P}}}$

Din formula se poate observa că gazul în timpul clasificării se poate răci sau încălzi, în funcție de semnul părții superioare a fracției, și se poate observa că există o temperatură de inversare a efectului Joule-Thomson diferenţial, la care semnul efectului se schimbă.

$T_{i}={{2a} \over {Rb))$

unde a și b sunt parametri în formula van der Waals. Când procesul se desfășoară sub temperatura de inversare, gazul din proces este răcit, când procesul se desfășoară peste temperatura de inversare, gazul este încălzit. În acest caz, procesul cu răcire se numește pozitiv, cu încălzire - negativ.

De obicei, temperatura de inversare este mult mai mare decât temperatura camerei, astfel încât aproape toate gazele sunt răcite în acest proces.

Însă pentru hidrogen și heliu, temperatura de inversare este scăzută, astfel încât aceste gaze se încălzesc în timpul reglajului. (Temperatura de inversare a hidrogenului aprox. -80°C.)

Hidrogenul puternic comprimat poate exploda atunci când este stropit, acest lucru trebuie luat în considerare, deoarece hidrogenul se infiltrează foarte bine prin cei mai mici pori și chiar prin unele materiale.

Există, de asemenea, o luare în considerare a efectului Joule-Thomson diferențial pentru gazele puternic comprimate și a efectului integral pentru gazul van der Waals, proprietățile de bază ale acestor procese sunt similare. [unu]

Proprietăți

Procesul de throttling nu este cvasistatic , doar stările inițiale și finale sunt în echilibru, dar nu și stările intermediare. Considerarea procesului de throttling ca cvasistatic este posibilă numai pentru că calea de tranziție de la starea inițială la starea finală nu este importantă aici și poate fi înlocuită cu o abstractizare teoretică cvasistatică.

La throttling, are loc o dilatare adiabatică de la presiunea P 1 la presiunea P 2 fără a face lucru, adică throttling-ul este un proces esențial ireversibil [2] , însoțit de o creștere a entropiei și a volumului la o entalpie constantă .

Aplicație

Efectul de throttling este utilizat în industrie în debitmetre cu presiune variabilă [2] , în care debitul de gaz sau abur este măsurat prin căderea de presiune P 1 - P 2 înainte și după îngustarea canalului de trecere (diafragmă sau duză în conducta Venturi ) a conductei.

Reglajul este utilizat în frigiderele cu compresie ca mijloc de a asigura o cădere de presiune pentru a vaporiza agentul frigorific lichefiat .

Rezultate experimentale

Note

↑ 1 2 Sivukhin D.V. Curs general de fizică. - M . : Nauka , 1975. - T. II. Termodinamica si fizica moleculara. — 519 p.
↑ 1 2 Throttling - articol din Marea Enciclopedie Sovietică .