Ответы на экзаменационные вопросы № 1-31 по дисциплине "Кондиционирование воздуха и холодоснабжение" (Основные методы получения низких температур в технике и научных исследованиях. Особенности конструкции изоляции в системах холодоснабжения), страница 2

Расширение происходит в детандерах. При расширении газа получается дополнительная энергия, которая может быть использована по какому-то назначению.

Детандер.К нагнетательному патрубку подводится газ с более высоким давлением, он раскручивает рабочее колесо и выходит через всасывающий патрубок с пониженным давлением. Детандер – это нагнетатель, но противоположный по назначению.

В процессе расширения газа происходят снижение его температуры. Например, расширение перегретых паров аммиака от давления 1 МПа () до давления 0,25 МПа позволяет снизить температуру до -15. Расширение газа осуществляется в специальных устройствах, которые называются детандерами. При этом расширяющийся газ передает часть своей энергии элементам детандера, которые и совершают внешнюю работу.

В изоэнтропном1-2 процессе расширения газа температура его снижается от Т₁до Т₂.Изменение состояния газа определяется показателем адиабаты k.В процессе 1-2_b(с подводом теплоты, dQ>0) реализуется политропический процесс с показателем политропыn<k, а в процессе 1-2_a(с отводом теплоты, dQ<0) — n>k.Параметры состояния газа меняются в соответствии с зависимостью

Процесс снижения температуры газа при расширении оценивается производной температуры по давлению, взятой по линии расширения

Величина  называется дифференциальным эффектом охлаждения. Процесс расширения газов с целью снижения их температуры широко применяется в холодильной технике, преимущественно в промышленных установках.

Физический смысл получения низких температур с помощью процесса дросселирования (эффект Джоуля-Томсона).Дросселирование — использование рабочих органов: вентили, сужающие устройства, т.е. где происходит снижение давления газа. Снижается давление газа, следовательно снижается и температура, и газ в состоянии отобрать теплоту от других тел. Поток вещества при этом, в отличие от расширения в детандере, не производит внешней работы. На расширение газа затрачивается внутренняя энергия газа. Рассматриваемый процесс быстротечен. По этой причине перенос теплоты за счёт теплообмена с окружающей средой мал и несущественно влияет на энергетические параметры газа. Процесс дросселирования можно рассматривать как адиабатический.

Дросселирование в его техническом приложении в холодильной технике предназначено для снижения температуры хладоагента при снижении давления. По этой причине величина α_i

является важной термодинамической характеристикой этого процесса. Величину  называют дифференциальным температурным эффектом Джоуля-Томсона.

Физическая сущность процесса состоит в том, что при снижении давления после дросселя уменьшается объёмная энергия холодильного агента и затрачивается энергия на преодоление сил межмолекулярного притяжения. Оба эти процесса приводят к снижению температуры при α_i>0. Дросселирование с целью снижения температуры получило самое широкое применение в холодильной технике.

4. Физический смысл получения низких температур с помощью процесса намагначивания-размагничивания твёрдых тел.

Магнитнокалорические  явления, т.е. процессы изменения температуры при изменении напряженности магнитного поля.

Все вещества в природе в той или иной степени обладают магнитными свойствами, т.к. электроны, протоны, нейтроны, из которых состоят атомы, обладают магнитными моментами. Вещество, обладающее упорядоченной структурой магнитных моментов, называется магнитом. Большинство природных и искусственных веществ имеет неупорядоченный закон распределения магнитных моментов атомов и молекул. Создать упорядоченную структуру направленности магнитных моментов можно под воздействием внешнего магнитного поля.

На переориентацию магнитных моментов элементов затрачивается энергия, поэтому явление намагничивания (размагничивания) сопровождается изменением температуры и называется магнитнокаталитическими.