焦耳汤姆逊效应与制冷机精选PPT.ppt
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1、焦耳汤姆逊效应与制冷机第1页,此课件共15页哦 为了能对制冷机的性能为了能对制冷机的性能 作出比较,作出比较,需对制冷机效率作出定义需对制冷机效率作出定义在制冷机中人们关心的是从低温热源吸走在制冷机中人们关心的是从低温热源吸走的总热量的总热量Q Q2 2,其代价是外界必须对制冷机作功其代价是外界必须对制冷机作功 W W,故定,故定义制冷系数义制冷系数(二二)制冷系数制冷系数因为因为 冷冷的数值可以大于的数值可以大于1 1,故,故 不称为制冷机效率而称为制冷系数。不称为制冷机效率而称为制冷系数。第2页,此课件共15页哦(三三)可逆卡诺制冷机的制冷系数可逆卡诺制冷机的制冷系数所谓可逆卡诺制冷机是由
2、一个温度为所谓可逆卡诺制冷机是由一个温度为T T1 1 可逆等温可逆等温压缩过程压缩过程(这时放热这时放热 Q Q1 1),),一个温度为一个温度为 T T2 2(T T2 2 T T1 1)的可逆等温膨胀过程的可逆等温膨胀过程 (这时吸热这时吸热 Q Q2 2)以及一个可逆绝热压缩、一个可逆绝热膨胀过程所组以及一个可逆绝热压缩、一个可逆绝热膨胀过程所组成的逆向卡诺循环来代表的。成的逆向卡诺循环来代表的。其制冷系数为其制冷系数为 可以看到,制冷温度越低,制可以看到,制冷温度越低,制冷系数也越小。若为绝对零度,冷系数也越小。若为绝对零度,则制冷系数为零。则制冷系数为零。第3页,此课件共15页哦4
3、.7.2焦耳焦耳-汤姆逊效应汤姆逊效应 使物体温度降低的常用方法有下列五种使物体温度降低的常用方法有下列五种:通过温度更低的物体来冷却;通过温度更低的物体来冷却;通过吸收潜热通过吸收潜热(如汽化热、吸附热、如汽化热、吸附热、溶解热、稀释热等溶解热、稀释热等)来降温;来降温;通过绝热膨胀降温;通过绝热膨胀降温;温差电致冷温差电致冷(thermo-electric(thermo-electric cooling)cooling);节流膨胀致冷节流膨胀致冷(throttling(throttling expansion cooling)expansion cooling)。第4页,此课件共15页哦
4、大多数制冷机都是通过工大多数制冷机都是通过工(作媒作媒)质气质气体液化来获得低温热源,通过液化工质体液化来获得低温热源,通过液化工质的蒸发吸热来提供制冷量的的蒸发吸热来提供制冷量的 。气态工质降温后能以液态出现的有效手气态工质降温后能以液态出现的有效手段是节流效应。段是节流效应。本节中专门介绍焦耳本节中专门介绍焦耳汤姆逊效应汤姆逊效应(Joule-Thomson effect),(Joule-Thomson effect),也称节流效应也称节流效应(throttling effect)(throttling effect)。下图为焦耳下图为焦耳汤姆逊实验示意图。汤姆逊实验示意图。第5页,此课件
5、共15页哦 这种在绝热条件下,高压气体经过多孔塞小孔、通这种在绝热条件下,高压气体经过多孔塞小孔、通径很小的伐门、毛细管等流到低压一边的稳定流动径很小的伐门、毛细管等流到低压一边的稳定流动过程称为节流过程。过程称为节流过程。目前在工业上是使气体通过节流阀目前在工业上是使气体通过节流阀或毛细管来实或毛细管来实现节流膨胀的。现节流膨胀的。实验发现,这时在实验发现,这时在多孔塞两边的气体的多孔塞两边的气体的温度一般并不相等,温度一般并不相等,温度差的大小和气体种温度差的大小和气体种类及多孔塞两边的压强类及多孔塞两边的压强的数值有关。的数值有关。第6页,此课件共15页哦利用下图可讨论节流的热力学过程利
6、用下图可讨论节流的热力学过程。两端开口的绝热气缸中心有多孔塞,多孔塞两侧两端开口的绝热气缸中心有多孔塞,多孔塞两侧维持不同压强维持不同压强 p p1 1 p p2.2.以活塞左边气体为研究对象以活塞左边气体为研究对象 ,当气体全部穿过多孔塞以后,它当气体全部穿过多孔塞以后,它的状态参量从的状态参量从V V1 1 变为变为V V2 2,p p1 1变变为为p p2 2 ,T,T1 1变为变为T T2 2 。设气体都在左边时的内能为设气体都在左边时的内能为U U1 1 ,气体都在右边时的内能为气体都在右边时的内能为U U2 2。气体穿过多孔塞过程中,左边活塞对气体作功气体穿过多孔塞过程中,左边活塞
7、对气体作功,气体推动右边活塞作功气体推动右边活塞作功第7页,此课件共15页哦这就是说,绝热节流过程前后的焓不变。这就是说,绝热节流过程前后的焓不变。显然,所有的理想气体在节流过程前后的温度都不显然,所有的理想气体在节流过程前后的温度都不变。这已被实验所证实。变。这已被实验所证实。但对于氢气、氦气,在常温下节流后温度反而升但对于氢气、氦气,在常温下节流后温度反而升高,称为负节流效应。只有在足够低温度下才呈高,称为负节流效应。只有在足够低温度下才呈现正节流效应。现正节流效应。低温工程利用节流致冷效应来降低温度低温工程利用节流致冷效应来降低温度外界对定量气体所作的净功为外界对定量气体所作的净功为注意
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