Дроссельный эффект

Известно, что при адиабатическом расширении или сжатии газа имеет место изменение его температуры. Этот эффект – понижения температуры при снижении давления при адиабатическом расширении газа - называют также эффектом Джоуля - Томсона. Математически он выражается следующим уравнением:

,

где α – коэффициент Джоуля – Томсона, для газов, в отличие от жидкостей, величина обычно положительная, имеющая порядок 10К/МПа.

Вязкость газов.

Из кинетической теории идеальных газов известно, что вязкость газа может быть определена аналитически по формуле:

,

где υ - средняя скорость движения молекул, λ- средняя длина пути свободного пробега молекул.

Следовательно, если давление в газе увеличивается, то его плотность также увеличивается, а длина свободного пробега молекул уменьшается. При этом скорость молекул газа не меняется. Т.о., вязкость газа также не меняется.

Если в газе увеличивается температура, скорость его молекул значительно возрастает, тогда как плотность и длина свободного пробега остаются неизменными. Это приводит к увеличению вязкости газа, что принципиально отличает поведение газа при высоких температурах от нефти (рис.2.1.1).

В то же время, если в газе одновременно увеличиваются и давление и температура, то вязкость газа в целом уменьшается, как и у жидкостей, т.к. в реальных газах вязкость обусловлена перелетом молекул из слоя в слой и при больших давлениях этот процесс так же затруднен, как и у жидкостей. При повышении температуры скорость молекул увеличивается, перелет легче и вязкость газа уменьшается (рис.2.1.2).

Рис. 2.1.1. Динамическая вязкость газов при атмосферном давлении в зависимости от температуры	Рис. 2.1.2. Зависимость отношения вязкости газа к его вязкости при нормальных условиях от приведенных давлений и температур
1 - гелий; 2 - воздух; 3 - азот; 4 - угле­кислый газ; 5 - сероводород; 6 - метан; 7 - этилен; 8 - этан; 9 - пропан; 10 - n-бутан; 11 - i-бутан; 12 - пентан; 13 - гексан; 14 - гептан; 15 - октан; 16 - нонан; 17 - декан