Довгялло Александр Иванович Некрасова Светлана Олеговна

Таблица 2.1–Интегральный эффект Джоуля – Томсона при различных начальных 
температурах и давлениях 
Начальная 
температура в 
0
К 
5МПа 
10МПа 
15МПа 
20МПа 
320 
9,1 
17,5 
23,0 
29,5 
300 
10,6 
20,6 
28,3 
35,2 
280 
12,7 
29,1 
31,2 
42,6 
260 
20,0 
41,5 
51,5 
51,5 
240 
18,0 
35,8 
50,8 
57,4 
220 
22,4 
44,9 
62,8 
74,4 
200 
27,4 
56,2 
76,4 
97,1 
Изотермический 
эффект 
дросселирования 
характеризует 
холодопроизводительность единицы массы воздуха при дросселировании и 
может быть выражен зависимостью
кг
ккал
T
C
i
i
i
P
P
T
P
T
T
/
1
1
2
1





, 
где 
2
1
P
T
i
и 
1
0
P
T
i
– энтальпии газа до и после дросселирования. Здесь индексы 
при буквенных выражениях показывают температуру и давление, при которых 
берутся величины. Обозначение точек соответствует рисунку 2.9. 
Обычно эти величины находятся из диаграммы состояний, построенных по 
опытным данным. Чаще всего при этом пользуются диаграммами T – S
(температура – энтропия) или T – I (температура – энтальпия). 
Схема 
охлаждающего 
устройства, 
основанного 
на 
эффекте 
дросселирования, изображена на рисунке 2.9 (а); процессы, протекающие в нем 
– на рисунке 2.9 (б). 
Начальное состояние характеризуется параметрами точки 1 то есть 
температурой 
1
T
и давлением 
1
P
. В результате дросселирования происходящего 
без изменения энтальпии, до давления 
2
P
температура газа понижается. 

---

73 
P
1
T
1
1
2
3
4
T
T
1
T
2
T
3
S
1
2
3
P
1
P
2
T
4
P
2
T
4
P
1
i
T1
P
2
i
T1
P
1
i
T2
а)
б)
T
2
T
3
P
2
Рисунок 2.9– Схема теплообменника типа «труба в трубе» в процессе 
дросселирования газов в T – S диаграмме[21]. 
 
Во многих охлаждающих устройствах основанных на эффекте Джоуля – 
Томсона, газ после дросселирования возвращается в теплообменник, где он 
отнимает тепло от газа высокого давления, поступающего к дросселю. 
Вследствие этого дросселирование в теплообменнике происходит не при 
температуре,
1
T
а при более низкой 
2
T
и может заканчиваться в области 
влажного пара. Температура в конце процесса дросселирования в этом случае 
будет равняться температуре кипения сжиженного газа при давлении 
2
P
. 
 
 
 
 
 
Глава 3. БАЛЛОН С КРИОГНЕННОЙ ЗАПРАВКОЙ (БКЗ) 

---

74 
Глава 3. БАЛЛОН С КРИОГНЕННОЙ ЗАПРАВКОЙ (БКЗ) 
Опыт создания и внедрения изделий микрокриогенной техники показывает, 
что успешная разработка любой микрокриогенной установки и оптимальная 
реализация ее параметров могут быть достигнуты лишь при тщательном учёте 
особенностей конструкции охлаждаемых устройств и специфики их работы. 
Более того, в ряде случаев единственно рациональным является рассмотрение 
криостатируемого объекта и микрокриогенной установки как единого 
комплексного устройства, параметры составных частей которого тесно 
взаимосвязаны. 
Это положение не исключает, тем не менее, возможности широкой 
унификации и стандартизации изделий микрокриогенной техники, так как 
большую часть низкотемпературных приборов и устройств можно с известной 
степенью условности включить в одну из сравнительно немногочисленных 
групп однотипных изделий, обладающих более или менее сходными 
криотехническими и конструктивными характеристиками. 
К основным характеристикам объектов охлаждения относятся: 
-
температура криостатирования
P
T
, и необходимая точность ее поддержания 
(диапазон 
P
T

, или допустимая скорость изменения температуры 

d
T
P

); 
-
внутренние тепловыделения 
*
В
Q
и теплопритоки из окружающей среды 
*
Т
Q
; 
сумма этих тепловых потоков 
*
*
*
0
T
В
Q
Q
Q


является полезной тепловой 
нагрузкой микрокриогенной установки и соответствует ее минимальной 
холодопроизводительности в стационарном режиме; 
-
приведенная теплоемкость 
ПР
C
охлаждаемых элементов и узлов 
конструкции, которая вместе с 
*
В
Q
и 
*
Т
Q
определяет необходимую 
холодопроизводительность системы в пусковом режиме; 
-
условия теплового и конструктивного сопряжения микрокриогенной 
установки с объектом охлаждения – расстояние между ними, возможные 
конструкции узла стыка, режим теплообмена и др. 

---

75 
Физические основы работы, конструкция и параметры созданных к 
настоящему времени многочисленных устройств, требующих глубокого 
охлаждения, достаточно подробно освещены в специальной литературе [22].
Системы 
охлаждения 
с 
использованием 
криогенных 
жидкостей 
применяются в течение ряда лет в военной авиации. Затраты, связанные с 
использованием криогенных жидкостей, в подобных системах могут стать 
серьёзным препятствием для применения систем, поэтому многие системы 
охлаждения с использованием криогенных жидкостей, применяемые в военных 
разработках, были заменены дроссельными системами охлаждения с 
использованием газа высокого давления.