Дросселирование газов Холодильные циклы без отдачи внешней работы (с дросселированием газа)
    Рассмотрим холодильный цикл с дросселированием газа (рис. 1). Газ с давлением P1 и абсолютной температурой Т1 изотермически сжимается в компрессоре I до давления P2 (линия 1 - 2), после чего, пройдя дроссельный вентиль II , газ расширяется до первоначального давления P1 , а его температура снижается до Т3 (линия 2 - 3 при i2=const). Охлажденный газ нагревается в подогревателе III до первоначальной температуры Т1 (линия 3 - 1 при р1 =const), отнимая от охлаждаемой среды количество тепла, равное холодопроизводительности 1 кг газа:
    q0=qдрос. =i1-i2
    
    (Рис. 1)
    Таким образом, холодопроизводительность при дросселировании равна разности энтальпии газа (i1-i2) до и после изотермического сжатия в компрессоре.
    Количество тепла, отводимого при изотермическом сжатии газа, равно: -q=T1?S
    где ?S - изменение энтропии (длина отрезка 1 - 2).
    Работа, затраченная в компрессоре на сжатие газа (при температуре Т1), согласно уравнению l+q=i2 - i1 составляет
    lкомпр. =-q+( i1-i2)= T1?S-qдрос.
    или с учетом к. п. д. компрессора ?к
    lкомп.= T1?S-qдрос
    ?к
    Температура после дросселирования может быть снижена путем рекуперации холода. Для этого сжатый газ до поступления в дроссельный вентиль пропускают через теплообменник, где охлаждают расширенным газом перед его подачей в компрессор из подогревателя. Холодопроизводительность и затрата работы на сжатие газа при рекуперации холода не изменяются.
    Используя дросселирование воздуха в сочетании с рекуперацией холода, К. Линде разработал рассматриваемые ниже циклы получения жидкого воздуха. Цикл с простым дросселированием.
    Сжатый в компрессоре I и охлажденный до комнатной температуры воздух поступает в теплообменник II в точке 2. Пройдя теплообменник, воздух дросселируется до атмосферного давления и вновь направляется в теплообменник, двигаясь противотоком по отношению к поступающему сжатому воздуху. Дросселированный воздух охлаждает сжатый воздух, вследствие чего температура последнего перед дросселированием все более снижается, пока не наступает частичное снижение воздуха в точке 4. После этого жидкий воздух выводится из системы и в теплообменник возвращается лишь несжиженная часть воздуха.
    На диаграмме T - S линия 1- 2 выражает изотермическое сжатие воздуха в компрессоре, линия 2 - 3 - охлаждение сжатого воздуха в теплообменнике (при постоянном давлении P2), линия 3 - 4 - дросселирование при (i=const). Точка 4 изображает состояние воздуха после
    дросселирования. Она лежит в области влажного пара, причем доля сжиженного воздуха х равна отношению отрезка 4 - 5 к отрезку 0 - 5, а точки 0 и 5 изображают состояние жидкого и несжиженного воздуха. Линия 5 - 1 изображает нагревание несжиженной части воздуха (при постоянном давлении P1).
    
    (Рис. 2)
    Из уравнения q0=x(i1-i0)+qn и q0=qдрос.=i1-i2 холодопроизводительность цикла составляет:
    q0=x(i1-i0)+qп.= i1-i2
    Разность i1-i2 возрастает с повышением давления сжатия P2 , поэтому длинный цикл требует применения значительного давления (около 200 ат) и связан с большим расходом энергии. Цикл с двукратным дросселированием
    Расход энергии на сжатие воздуха можно уменьшить, если дросселирование сжатого воздуха производить до некоторого промежуточного давления (20 - 50 ат), направляя несжиженную часть в компрессор II , где она снова сжимается до высокого давления (200 ат). ............