Процессы расширения

В подавляющем большинстве низкотемпературных установок в качестве основного процесса понижения температуры используется расширение газа или жидкости (уменьшение давления)

Поэтому используется компрессор, характеризующийся работой и изотермическим КПД, для сжатия газа. а в качестве расширения чаще всего используется процесс дросселирования.

Дросселирование.

Данный процесс был исследован Джоулем и Томпсоном.

Дросселированием называется изоэнтальпный процесс расширения газа в адиабатных условиях, при его движении через гидравлическое сопротивление. При этом не совершается и не выделяется никакая внешняя работа, и скоростной напор на входе и выходе из расширительного устройства остаётся неизменным.

(последнее справедливо на некотором удалении от места расширения)

Дросселирование – необратимый процесс, характеризующийся потерями, которые можно вычислить через величину производства энтропии.

Рисунок 71. Схема процесса дроселлирования.

Устройства для реализации процесса дросселирования.

В микрохолодильных установках для осуществления процесса дросселирования используется калиброванное отверстие, обычно находящееся на конце трубопровода.

Рисунок 72. Микрохолодильные дроссельные устройства.

В бытовых холодильниках используется капиллярная трубка, в которой происходит процесс распределённого дросселирования.

Рисунок 73. Капиллярная трубка.

Для крупных и средних низкотемпературных установок используются регулируемые дроссельные вентили.

Рисунок 74. Регулируемый вентиль.

Криогенные дроссельные вентили нужно тщательно изолировать, чтобы гарантировать адиабатность процесса. Редко изолируют в бытовых холодильниках.

Поскольку процесс адиабатный без подвода и отвода работы, то энтальпия газа постоянна. Основное назначение процесса дросселирования – понизить температуру газа или жидкости.

Понижение температуры при падении давления в процессе дросселирования является основной характеристикой дросселирования и называется дроссель-эффектом.

Три типа дроссель эффекта:

1) Дифференциальный

2) Интегральный

3) Тепловой