Drossel

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 12. juli 2019; checks kræver 6 redigeringer .

Drosselning (fra tysk drosseln - grænse, sluk) - et fald i gas- eller damptryk, når det strømmer gennem en indsnævring af rørledningens passagekanal - en gasspjæld , eller gennem en porøs skillevæg.

Kvantitativ overvejelse

Throttling er en næsten ideel implementering af Joule-Thomson-processen . Throttling kan betragtes [1] som en isenthalpi -kvasi-ligevægtsproces .

For en ideel gas er effekten grundlæggende nul, så det er nødvendigt at bruge en mere nøjagtig model, ofte ved at bruge van der Waals-gassen. Generelt kan man for Joule-Thomson-processen skrive:

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

det endelige resultat vil afhænge af den anvendte gasmodel. En differentiel effekt kaldes når og kan betragtes som lille nok til, at deres forhold kan erstattes af en partiel afledt. $\Delta P$ $\Delta T$

Hvis tryk- og temperaturforskellen er signifikant (trykforskellen kan være hundredvis af atmosfærer), så har vi den integrerede Joule-Thomson-effekt, integrationen kan udføres som følger:

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

Joule-Thomson-effekt for van der Waals-gas

Van der Waals-ligningen blev skabt under hensyntagen til svage effekter - interaktionen af gasmolekyler med hinanden og de endelige størrelser af gasmolekyler (for en ideel gas er molekyler materielle punkter, og de interagerer kun ved stød). Generelt adskiller egenskaberne af en sådan gas sig meget lidt fra egenskaberne af en ideel gas - med undtagelse af visse områder af parametre (for eksempel under gaskondensation). Van der Waals-gassen giver en kvalitativ beskrivelse af opførsel af gasser under kondensering og for Joule-Thomson-effekten. I dette tilfælde er kvantitativt ofte opnåede parametre ret langt fra virkeligheden. I dette tilfælde opnår vi følgende resultat for differentialeffekten for en tilstrækkeligt fordærvet gas:

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

Det kan ses af formlen, at gassen under drosling enten kan afkøle eller varme op, afhængigt af fortegnet på den øvre del af fraktionen, og det kan ses, at der er en inversionstemperatur af den differentielle Joule-Thomson effekt, hvor virkningens tegn ændres.

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

hvor a og b er parametre i van der Waals formlen. Når processen udføres under inversionstemperaturen, afkøles gassen i processen, når processen udføres over inversionstemperaturen, opvarmes gassen. I dette tilfælde kaldes processen med afkøling positiv, med opvarmning - negativ.

Typisk er inversionstemperaturen meget højere end stuetemperatur, så næsten alle gasser afkøles i denne proces.

Men for brint og helium er inversionstemperaturen lav, så disse gasser opvarmes under drosling. (Brint inversionstemperatur ca. -80°C.)

Højt komprimeret brint kan blusse op ved drosling, dette skal tages i betragtning, da brint siver meget godt gennem de mindste porer og endda gennem nogle materialer.

Der er også en overvejelse af den differentielle Joule-Thomson-effekt for højt komprimerede gasser og den integrerede effekt for van der Waals-gassen, de grundlæggende egenskaber ved disse processer er ens. [en]

Egenskaber

Drøvleprocessen er ikke kvasistatisk , kun start- og sluttilstanden er i ligevægt, men ikke mellemtilstandene. Betragtning af droslingsprocessen som kvasistatisk er kun mulig, fordi overgangsvejen fra den oprindelige tilstand til den endelige tilstand ikke er vigtig her, og den kan erstattes af en teoretisk kvasistatisk abstraktion.

Ved drosling sker der en adiabatisk ekspansion fra tryk P 1 til tryk P 2 uden at arbejde, det vil sige, at drosling er en i det væsentlige irreversibel [2] proces, ledsaget af en stigning i entropi og volumen ved en konstant entalpi .

Ansøgning

Drøvleeffekten anvendes i industrien i flowmålere med variabelt tryk [2] , hvor strømningshastigheden af gas eller damp måles ved trykfaldet P 1 - P 2 før og efter indsnævringen af passagekanalen (membran eller dyse i Venturi-røret ) i rørledningen.

Drossel bruges i kompressionskøleskabe som et middel til at give et trykfald for at fordampe det flydende kølemiddel .

Eksperimentelle resultater

Noter

↑ 1 2 Sivukhin D.V. Almen kursus i fysik. - M . : Nauka , 1975. - T. II. Termodynamik og molekylær fysik. — 519 s.
↑ 1 2 Throttling - artikel fra Great Soviet Encyclopedia .