Tehnička termodinamika - Kemijsko-tehnološki fakultet

TEHNIČKA TERMODINAMIKA__________________________________________
menuto ohlađivanje nazvano prigušnim efektom ili Joule-Thomsonovim efektom.
Joule-Thomsonov efekt ili prigušni efekt
Jednu od bitnih oznaka idealnih plinova upoznali smo jednostavnu ovisnost
unutarnje energije o toplinskom stanju. Kod idealnog plina unutarnja energija
u, a time i entalpija h, ovisne su samo o temperaturi, a ne i o tlaku ili
gustoći. Između ostalog, to znači da se temperatura nekog idealnog plina ne
mijenja kad se plin prigušuje od tlaka p na niži tlak p 0 . Tako se pri niskim tlakovima
vladaju i stvarni plinovi. No, kod prigušivanja stvarnih plinova pojavljuje
se pri višim tlakovima veća ili manja promjena temperature koju je mjerenjima
ustanovio već Joule. Taj neznatni efekt je za većinu tehničkih procesa
posve beznačajan, no za ukapljivanje plinova postao je odlučno važan.
Kao prigušni efekt označujemo omjer
⎛ ∆T
⎞
⎜
p
⎟ . Tu je ∆ T = T − T0
sni-
⎝ ∆ ⎠h
∆p
= p − p 0 bar
ženje temperature kod prigušenja plina za razliku tlakova ( )
-2
(ili ∆p,
N m ), kako je već ranije spomenuto. Indeks h upućuje na proces pri
h = konst. koji uvjet označuje prigušivanje bez izmjene topline. Što je slabije
prigušivanje ∆p to je manja i promjena temperature ∆T pa kao granični slučaj
⎛ ∂T
⎞
dobivamo diferencijalni prigušni efekt
⎜
p
⎟ .
⎝ ∂ ⎠h
Pri pokusima, koji su se kretali u području od 0 °C do 100 °C i od 6 bar
naniže, ustanovili su Joule i Thompson da prigušni efekt ovisi samo temperaturi,
a ne i o tlaku. Ustanovili su također da se pri temperaturi okoline zraku prigušenom
za 1 bar snižava temperatura za otprilike četvrtinu K. Kasniji su pokusi
pokazali da je prigušni efekt ovisan i o tlaku. Postoji temperatura na kojoj prigušni
efekt prolazi kroz vrijednost nula, tj. mijenja predznak. To je, tzv. temperatura
inverzije.
8.2. UKAPLJIVANJE PREMA LINDEU
Zamisao C. Lindea, 1895. godine, da primjenom protustrujnog izmjenjivača
topline iskoristiti prigušni efekt za ukapljivanje zraka omogućila je ne
samo ukapljivanje na industrijskom temelju, već je ono postalo i ekonomski
334