TEMPERATURE AND PRESSURE CHANGES OF GASES WITH DIFFERENT OUTFLOW VELOCITIES IN THERMODYNAMIC THROTTLING EVENT

Abstract

Throttling event is the flow of gaseous fluid from a higher-pressure environment to lesserpressure environment from an opening reducing the flow cross-sectional area. Throttling event is used in many areas in engineering such as liquefaction of gases by Linde method, refrigeration machines, vapor machines and cryogenic refrigeration. In this study, properties of this event, which is also known as Joule-Thomson effect in thermodynamics, are studied and temperature and pressure changes resulting from this event are studied how change in different outflow velocities from throttling space. For this purpose, observations are made with six different gaseous fluids in an experimental set up composed of copper pipes isolated with sponge robber and valves with three different diameters connected to these pipes. As a result of these observations, it has been seen that higher cooling temperatures are obtained by increasing the outflow velocities from the throttling space with increasing the diameters of the copper pipes

Keywords

• Throttling , Joule-Thomson Effect ,İsenthalpy

Termodinamik Kısılma Olayında Farklı Çıkış Hızlarında Gazların Sıcaklık ve Basınç Değişimi

Abstract

Kısılma olayı, gaz akışkanın basıncı daha yüksek bir ortamdan, akış kesit alanını küçülten bir aralıktan, daha alçak basınçlı bir ortama akmasıdır. Kısılma olayı mühendislik uygulamalarında; Linde yöntemi ile gazların sıvılaştırılması, soğutma makinaları, buhar makinaları, cryogenic soğutma gibi pek çok alanda kullanılmaktadır. Bu çalışmada, termodinamikte Joule-Thomson etkisi olarak da bilinen bu olayın özellikleri üzerinde durulmuş ve bu olay sonucu meydana gelen sıcaklık ve basınç değişimleri, kısılma yerinden farklı çıkış hızlarında nasıl değişeceği araştırılmıştır. Bu amaçla, kauçuk köpükle yalıtılmış bakır borular ve bu borulara bağlanan üç ayrı çaplardaki vanalardan oluşan bir deney düzeneğinde altı ayrı gaz akışkan ile gözlemler yapılmıştır. Bu gözlemler sonucu, kullanılan bakır boruların çaplarının artmasıyla birlikte kısılma yerinden çıkış hızlarının da artmasıyla daha iyi soğuma dereceleri elde edildiği görülmüştür

Keywords

• Kısılma, Joule-Thomson Etkisi, İzentalpi

References

1. Balsöz, A. M., “Termodinamik”, İstanbul Teknik Okulu Yayınları: 95, İstanbul, (1969) s: 233-234.
2. Mertbaş, Ö. S., “Termodinamik”, Balıkesir Üniversitesi Yayınları:004, Balıkesir, (1997), s: 140-144.
3. Çengel, Y. A., Michael A. B., “Mühendislik Yaklaşımıyla Termodinamik“, Çeviren: Dertbentli, T., İstanbul, (1999), s: 584-585.
4. Wisniak, J.; “The Joule-Thomson Coefficient For Pure Gases and Their Mixtures“, Chem. Educator, (1999), 4 , p:51-57.
5. Kortekaas,W.G.; Peters, C.J.; De Swaan Arons; J.,”Joule-Thomson Expansion of high-pressure-high-temperature gas Condensates”, Fluid Phase Equilibria, 139 (1997), p: 205-218.
6. Mertbaş , Ö. S.; “Termodinamik Ders Notları”, Balıkesir , (1997).
7. Carroll, J. J., “Working with fluids that warm upon expansion “, Chemical Engineering, Semtember (1999), p: 108-114.
8. Aybak, S., Yalçın, H., “Kimya Mühendisliği Termodinamiği”, Cilt 1, Ankara, (1977), s:96-99.

9. Cebe, M., “Fizikokimya”, Cilt 1, Uludağ Üniversitesi Basımevi, Bursa, (1992), s:131-134.
10. Chou, F.-C., Wu S.-M., Pai, C.-F.,”Prediction of final temperature following Joule- Thomson expansion of nitrogen gas”, Cryogenics, (1993) Vol:33, No:9.
11. Chacin, A.,Vazquez, J.M., Müller, E. A.; “Molecular simulation of Joule- Thomson inversion curve of carbon dioxide”, Fluid Phase Equilibria, 165 (1999), p: 147-155.
12. Saygın, H., Şişman, A.;”Joule-Thomson Coefficients of quantum ideal-gases”, Applied Energy, 70 (2001), p: 49-57.
13. Sschoen, M.,”The Joule-Thomson effect in confined fluids”, Physica A (1999), p: 353-379.
14. Perry, R. H., “Perry ‘s Chemical Engineers’ Handbook”, Editör:Green, D. W., (1984), Cheapter:3, p:107-109.
15. Kon, O. ,”Termodinamik Kısılma ve Madde Özelliklerine Etkisi”, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yayımlanmış Yüksek Lisans Tezi, (2004).