впаки, нагріваються. Щоб не дати газу нагріватися, потрібно при розширенні змусити його здійснювати роботу, наприклад, в поршневому двигуні або турбіні. Молекули газу, б'ючись об поршень або лопатки турбіни, віддають їм свою енергію, рух їх сповільнюється, і газ остигає, розширювальні машини такого типу називають детандер, з їх допомогою здійснюють один з важливих промислових способів скраплення газу. p align="justify"> Крім дроселювання і розширення стисненого газу в детандері (з вчиненням зовнішньої роботи) для охолодження можуть бути використані фізичні процеси.
До числа їх відносяться процеси фазових перетворень (плавлення, кипіння, сублімація та ін), що супроводжується досить значним поглинанням тепла. Для охолодження можна використовувати процес плавлення льоду. Однак при цьому лід чистої води дає можливість охолодження практично лише до температури його плавлення (0 В° С). Для зниження температури плавлення застосовують охолоджуючі суміші, які з подрібненого льоду (або снігу) з сіллю, наприклад, хлористим натрієм або хлористим кальцієм. Так, суміші розчинів хлористого кальцію з льодом придатні для охолодження до температури -55 В° С.
При надходженні газу в трубку тиск його падає від первісного (у кілька атмосфер) до атмосферного і газ розширюється. Розширення газу відбувається в міру його просування в трубці по спіралі від периферії до центру. У цьому ж напрямі повинна збільшуватися і швидкість газового потоку, а отже, і його кінетична енергія. Однак внаслідок тертя між шарами кожен шар газу частину своєї кінетичної енергії передає дотичному з ним зовнішнього шару. Таким чином, зовнішні шари газу отримують від внутрішніх кінетичну енергію, значна частина яких витрачається на тертя, що і призводить до нагрівання газу в зовнішніх шарах. Внутрішні ж шари, що віддають частину своєї кінетичної енергії зовнішнім, мають більш низьку температуру. p align="justify"> Незважаючи на відносно низьку термодинамічну ефективність цього способу отримання холоду, вихрові труби перспективні для одночасного виробництва тепла та холоду, коли потрібно періодично отримувати невеликі кількості холоду або якщо є дешеві ресурси стислих газів. Основною перевагою вихрового охолодження є простота пристрою і надійність експлуатації вихрових труб. br/>
5.2 Фізичні основи поділу газу
Склад повітря. Атмосферне повітря являє собою суміш декількох газів (таблиці 5.1), не пов'язаних між собою хімічно. br/>
Таблиця 5.1 - Компоненти повітря та їх температура кипіння
ГазКонцентрація,% Температура кипіння при Ратм, Коб'емнаяКіслород20, 94690,18 Азот78, 08477,36 Аргон0, 93487,27 Неон1, 818 * 10-327,09 Гелій5, 239 * 10-44,21 Кріптон1, 14 * 10 - 4119,80 Ксенон0, 86 * 10-5165,05 Двоокис углерода3, 3 * 10-2216,4
Зміст рідкісних газів у повітрі мало. Проте в даний час їх широко застосовують у різних галузях народного господарства. Тому при отриманні кисню та азоту їх попутно витягають, очищають від домішок і використовують за призначенням. p align="justify"> Атмосферне повітря містить ряд домішок шкідливих для процесу глибокого охолодження: механічні частки (пил, сажа та ін), пари води, двоокис вуглецю, вуглеводні, оксиди азоту та ін Від цих домішок повітря очищають у спеціальних пристроях перед подачею його в Повітророзподільну апарат.
Азот і кисень можуть змішуватися один з одним в будь-яких відносинах. Точка кипіння рідини, що складається з суміші азоту і кисню, змінюються залежно від вмісту в ній кисню та азоту. p align="justify"> Тиск і склад насиченої пари, що знаходиться в рівновазі з N2-О2 рідиною, залежить від складу рідини і температури. Вміст кисню в газовій фазі завжди значно нижче утримання його в рідині, так як кисень і азот при однаковій температурі мають різні тиску насиченої пари. При однаковій температурі тиск насичених парів азоту в кілька разів вище тиску насичених парів кисню. Це призводить до того, що азот як більш летюча частина рідини переходить в пар в більшій кількості, ніж кисень, який залишається переважно в рідині. p align="justify"> Промислове значення для поділу повітря на його складові має метод низькотемпературної ректифікації, заснований на відмінності складів знаходяться в рівновазі рідких і парових сумішей. Якщо процес зсуву газів протікає без впливу на нього зовнішніх сил, то зворотний процес сам відбуватися неспроможна і вимагає витрати енергії. p align="justify"> Ректифікація повітря - це багаторазово повторюваний процес конденсації менш летючого компоненту (кисню) і випаровування більш летючого компоненту (азоту) в шарах рідкої суміші азоту і кисню, що знаходиться на тарілках ректифікаційної кол онни.
5.2.1 Ректифікація повітря...
