8
Самая низкая температура плавления смеси хлорида кальция со льдом достигается в
криогидратной (эвтектической) точке, которая равна -55 °С при массовой концентрации
хлорида кальция ξ = 29,9 %. Источником низкой температуры может служить твердый
диоксид углерода (сухой лед), имеющий при атмосферном
давлении температуру
сублимации -78,5 °С и удельную теплоту 574 кДж/кг.
Более широко распространено получение низких температур с использованием
процесса кипения. С помощью одного вещества можно получить определенный интервал
температур, поскольку температура его кипения зависит от давления: с уменьшением
давления температура кипения понижается, и наоборот. С помощью различных веществ
можно получать низкие температуры в широком диапазоне. Процесс испарения используют,
например, для понижения температуры воды или влажных поверхностей.
Адиабатическим дросселированием называют процесс
необратимого перехода газа
(жидкости) с высокого давления на низкое (расширение) при прохождении через сужение
поперечного сечения (перегородка с отверстием, пористая перегородка и т.д.) без
совершения внешней работы и отдачи или получения теплоты.
Процесс протекает быстро, вследствие чего теплообмен с окружающей средой
практически не происходит и энтальпия (теплосодержание) вещества не изменяется.
Полезная работа не совершается, так как работа проталкивания переходит в теплоту трения.
Энтальпия — это функция состояния, равная сумме внутренней и
потенциальной энергии
давления
(PV), где
Р — давление;
V— объем.
При адиабатическом дросселировании реального вещества в отличие от идеального
вследствие изменения внутренней энергии производится работа против сил взаимодействия
молекул. Это приводит к изменению температуры вещества. Изменение температуры
реального вещества при дросселировании называется эффектом Джоуля —Томсона.
В зависимости от начального состояния реального вещества перед дросселем
температура его при дросселировании может уменьшаться, увеличиваться и оставаться без
изменения.
Точка, соответствующая начальному состоянию вещества, в которой его
температура при адиабатическом дросселировании не изменяется и,
следовательно,
изменяется знак температурного эффекта, называется точкой инверсии, а температура,
соответствующая этой точке, — температурой инверсии. Точку инверсии можно определить,
построив в координатах
TV (температура — объем вещества) изобару и проведя к ней
касательную из начала координат. При начальных температурах
газа ниже температуры
инверсии он при дросселировании будет охлаждаться, выше — нагреваться.
Большинство газов, за исключением водорода и гелия, имеют довольно высокую
температуру инверсии (600°С и выше), поэтому практически для всех газообразных веществ
в области, близкой к критической, адиабатическое дросселирование приводит к понижению
температуры.
При
адиабатическом расширении газа с отдачей полезной внешней работы
получение низких температур возможно при любом его состоянии,
так как температура
изменяется в сторону понижения. В отличие от адиабатического дросселирования в этом
случае эффект возможен и для идеального газа, при этом понижение температуры в процессе
адиабатического расширения при прочих равных условиях бывает более значительным, чем
при дросселировании.
Адиабатическое расширение газа в детандере (расширителе) используют для
получения криогенных температур.
Вихревой эффект достигается в вихревых трубах при подаче в них по
тангенциальному вводу сжатого воздуха, имеющего температуру окружающей среды.
Скорость вращения воздуха в трубе обратно пропорциональна ее радиусу. Центральная часть
вращающегося
потока имеет большую скорость, чем периферийная, вследствие чего
температура воздуха у стенок трубы выше, а в центре ниже, чем температура подаваемого в
трубу воздуха. Можно получить потоки воздуха с низкой и высокой температурами, если
Достарыңызбен бөлісу: