тема ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР ИСКУССТВЕННОЕ

тема: ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

ИСКУССТВЕННОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ОСНОВАНО НА ФИЗИЧЕСКИХ ПРИНЦИПАХ • фазовый переход вещества: таяние, сублимация, кипение; • адиабатическое дросселирование; • адиабатическое расширение; • вихревой эффект; • термоэлектрический эффект

ОХЛАЖДЕНИЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ • Таяние водного льда и растворов солей. Для получения низких температур может быть применен водный лед, который имеет сравнительно большую величину удельной теплоты плавления 335 к. Дж/кг. • Сублимация сухого льда. При атмосферном давлении сублимация сухого льда осуществляется при температуре -78, 5°С с удельной теплотой плавления 574 к. Дж/кг, а при снижении давления достигаются температуры ниже -100 °С. • Кипение. Отвод теплоты от охлаждаемой среды в процессе кипения жидкости при низких температурах используется в паровых компрессионных холодильных машинах.

АДИАБАТИЧЕСКОЕ ДРОССЕЛИРОВАНИЕ эффект Джоуля–Томсона -это процесс необратимого перехода газа (жидкости) с высокого давления на низкое при прохождении его через сужение поперечного сечения (перегородка с отверстием, пористая перегородка). Схема адиабатического дросселирования В зависимости от начального состояния реального газа перед дросселем температура его при дросселировании может уменьшаться, увеличиваться и оставаться без изменения.

АДИАБАТИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ Получение низких температур возможно при любом состоянии газа, так как температура изменяется в сторону понижения. Схема поршневого детандера (расширительного цилиндра): 1 — поршень; 2 — цилиндр; 3 — впускной клапан; 4 — выпускной клапан; 5 — кривошипно-шатунный механизм.

ВИХРЕВОЙ ЭФФЕКТ эффект Ранка (1931 г. ) Схема вихревой трубы 1 – труба, 2 – диафрагма, 3 – сопло, 4 – дроссельный вентиль Суть: достигается в вихревых трубах при подаче в них по тангенциальному вводу сжатого воздуха, имеющего температуру окружающей среды, в результате чего температура воздуха в центре трубы начинает понижаться, а у стенки трубы нагреваться. Достоинства: простая конструкция, компактность, простота в эксплуатации, высокая надёжность. Недостатки: низкий КПД, шум, низкая экономичность.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ эффект Пельтье (1838 г. ) Термоэлектрическое охлаждающее устройство: 1, 2 - полупроводники; 3 - пластины Суть: при прохождении постоянного электрического тока через цепь, состоящую из двух разнородных проводников, или полупроводников, один из спаев охлаждается, а другой нагревается. Разность температур между спаями может достигать 140°. Достоинства: отсутствуют движущиеся части, рабочее вещество; система бесшумна, надежна в работе и долговечна. Недостатки: большой расход электроэнергии и высокая стоимость оборудования.