Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Физические основы получения низких температур




Для получения температур ниже температуры окружающей среды в холодильной технике используются:

· Эффект охлаждения за счет фазовых превращений;

· Дросселирование (эффект Джоуля–Томпсона);

· Расширение с получением внешней работы;

· Вихревой эффект (эффект Ранка–Хильша);

· Термоэлектрический эффект (эффект Пельтье);

· Магнитоэлектрический эффект;

· Десорбция газов.

Охлаждение за счет фазовых превращений:

при достижении твердым телом температуры плавления дальнейшего повышения его температуры не происходит, а подводимая (или отводимая) теплота тратится на изменение агрегатного состояния – превращение твердого тела в жидкость (при отводе теплоты – наоборот).

Температура плавления (затвердевания) зависит от вида вещества и давления окружающей среды. Т.е. одним из способов искусственного охлаждения является отвод теплоты за счет плавления вещества в твердом состоянии при низкой температуре.

При плавлении чистого льда температуру охлаждаемого вещества можно понизить до 0 ºС. Для достижения более низких температур используют льдосоляные смеси. В этом случае температура и скрытая теплота плавления зависят от вида соли и процентного содержания ее в смеси.

При 22,4% содержании в смеси хлорида натрия температура плавления смеси –21,2 ºС.

При 29,9% содержании в смеси хлорида кальция температура плавления смеси –50 ºС.

Сублимация – переход вещества из твердого состояния в газ, минуя жидкую фазу, с поглощением теплоты. Сухой лед из двуокиси углерода при атмосферном давлении переходит в парообразное состояние при температуре –78,9 ºС. При этом активно отбирает теплоту от охлаждаемого вещества.

Испарение – процесс парообразования, происходящий со свободной поверхности жидкости. Его физическая природа объясняется вылетом молекул с большой скоростью и кинетической энергией теплового движения из поверхностного слоя. Жидкость при этом охлаждается.

Этот эффект используется в градирнях.

Кипение – процесс интенсивного парообразования на поверхности нагрева за счет поглощения теплоты. Кипение жидкости при низкой температуре является одним из основных процессов в парокомпрессионных ХМ.

Дросселирование (эффект Джоуля–Томпсона):

Дросселирование – эффект падения давления рабочего вещества в процессе протекания его через сужение в канале. Физически падение давления в процессе дросселирования обусловлено диссипацией (рассеянием, переходом энергии в теплоту) энергии потока, расходуемой на преодоление местного сопротивления (диафрагмы, вентиля, пористой среды, капилляра).

Процесс расширения с получением внешней работы:

При расширении рабочего вещества от давления р1 до давления р2 можно получить работу, если этот процесс происходит в расширительном цилиндре – детандере. В этом случае работа совершается за счет изменения энтальпии расширяющегося рабочего веществав центробежных или осевых детандерах.

При расшерении с совершением внешней работы процесс осуществляется без потерь и без теплообмена с ОС, при этом энтропия рабочего вещества не меняется. Работа, совершаемая веществом при расширении в виде теплоты отводится из системы. Так как эта работа совершается за счет энергии рабочего вещества, то его температура в процессе расширения всегда понижается.

Вихревой эффект:

В 1933 г. Ранк экспериментально установил различие в температурах потоков воздуха, движущихся у оси и на периферии циклона – пылеуловителя. Это открытие нашло подтверждение в работах Хильша в 1946 г.

Принцип работы состоит в том, что сжатый газ подводится при температуре окружающей среды в цилиндрическую трубу III через сопло II по касательной к внутренней поверхности трубы. Поступающий в трубу газ совершает вращательное движение, одновременно перемещаясь от сопла I к дросселю II, причем через диафрагму IV (или трубу меньшего диаметра) выходит холодный воздух, а через дроссель II по периферии трубы – горячий. При давлении газа 0,3…0,5 МПа температура холодного газа на 30…70 ºС ниже начальной температуры газа.

Термоэлектрический эффект:







Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 245. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.006 сек.) русская версия | украинская версия