Kad spiedienam pakļautā gāzes cauruļvadā ātri notiek spiediena samazināšana (t.i., gāzei ļauj ātri plūst caur atvērtu vārstu uz atmosfēru), termodinamiskā ietekme izraisa gāzes atdzišanu. To sauc par droseles procesu vai Džoula-Tomsona efektu. Siltuma zudums ir atkarīgs no gāzes izplešanās no augsta spiediena uz zemāku spiedienu, un tam ir adiabātisks raksturs (siltums netiek apmainīts).
Nosakiet cauruļvadā saspiesto gāzi. Piemēram, pieņemsim, ka oglekļa dioksīda gāze atrodas cauruļvadā ar spiedienu 294 mārciņas uz kvadrātcollu (psi) un temperatūru 212 grādi pēc Fārenheita. Šādos apstākļos Džoula-Tomsona koeficients ir 0,6375.
Pārkārtojiet siltuma zudumu aprēķinu, lai izolētu galīgo temperatūru. Džoula-Tomsona vienādojums ir μ = (T1 - T2) / (P1 - P2), kur μ ir Džoula-Tomsona koeficients, T1 ir sākotnējā temperatūra, T2 ir galīgā temperatūra, P1 ir sākotnējais spiediens un P2 ir galīgais spiediens. Pārkārtojot ražu -μ x (P1 - P2) + T1 = T2. Pieņemsim, ka galīgais spiediens ir 50 psi.
Aprēķiniet galīgo temperatūru un siltuma zudumus sistēmā. To veic, pieslēdzot vērtības kā -0,6375 x (294 - 50) + 212 = T2, kas aprēķina kā T2 = 56,45. Tāpēc siltuma zudumi spiediena samazināšanas laikā ir 212 - 56,45 jeb aptuveni 155 grādi pēc Fārenheita.
Atsauces
- McMaster Carr: ķīmijas aprēķini
- “Perija ķīmijas inženiera rokasgrāmata”; Džoula-Tomsona efekts; Roberts Perijs; 1984
par autoru
Braiens Baers raksta kopš 1982. gada. Viņa darbs ir parādījies tādās vietnēs kā eHow, kur viņš specializējas tehnoloģiju, vadības un biznesa tēmās. Baeram ir zinātņu bakalaurs ķīmijas inženierijā Arkanzasas universitātē un biznesa vadības maģistrs Alabamas universitātē Hantsvilā.
Foto kredīti
Photos.com/Photos.com/Getty Images