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为什么二氧化碳在蓄冷器(或切换式换热器)中的析出温度要比大气压力下二氧化碳的凝固温度低得多?
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答:二氧化碳的凝结(或凝固)温度和其他气体一样,也是随着压力的降低而降低,如表22、表23所示。
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表22二氧化碳凝固温度与压力的关系
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压力/Pa |
1×105 |
2×105 |
3×105 |
4×105 |
5×105 |
凝固温度/℃ |
-78.2 |
-70.5 |
-64.5 |
-61 |
-58 |
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表23二氧化碳液化(凝结)温度与压力的关系
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压力/Pa |
5.28×105 |
8×105 |
15×105 |
20×105 |
30×105 |
40×105 |
50×105 |
60×105 |
液化温度/℃ |
-56.6 |
-46.5 |
-29 |
-20 |
-5.5 |
5.5 |
14.5 |
21.5 |
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二氧化碳三相点压力为0.528MPa、温度为-56.6℃。二氧化碳压力低于0.528MPa时,温度降至凝固温度、由气相直接变为固相;而压力高于0.528MPa时,温度降至液化温度,二氧化碳凝结为液体。
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由表可见,纯二氧化碳的压力为0.1MPa时,其凝固温度为-78.2℃。空气通过切换式换热器时,虽然其压力在0.6MPa左右,但空气的压力并不是二氧化碳的压力。空气中二氧化碳的分压力与其在空气中的含量成正比。空气中二氧化碳的体积含量一般为300~400× 10-6(体积分数为0.03%~0.04%),空气压力为0.6MPa时,二氧化碳的分压力只不过是180℃400Pa,相应的凝固温度为-132~-135℃。
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由于二氧化碳的分压力大大低于0.1MPa,所以其凝固温度要比-78.2℃低得多。在切换式换热器中,随着二氧化碳的被冻结,空气中二氧化碳的分压力在降低,其凝固温度也随着降低,如表24所示。二氧化碳的实际凝结温度比表中所列温度还要低一些。
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表24二氧化碳凝固温度与空气压力及其中所含二氧化碳量的关系
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凝固温度/℃ |
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二氧化碳含量 |
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400 |
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300 |
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100 |
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50 |
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20 |
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10 |
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5 |
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2 |
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1 |
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压力 |
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0.1
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MPa |
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-142×
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10-6 |
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-143.5
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×10-6 |
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-149.2
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×10-6 |
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-152.5
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×10-6 |
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-156
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×10-6 |
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-159.5
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×10-6 |
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-162×
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10-6 |
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-165.6
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×10-6 |
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-168×
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10-6 |
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0.6
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MPa |
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-132×
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10-6 |
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-133.5
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×10-6 |
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-140.5
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×10-6 |
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-143.5
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×10-6 |
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-148.5
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×10-6 |
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-151.7
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×10-6 |
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-154.7
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×10-6 |
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-158.5
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×10-6 |
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-161.2
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×10-6 |
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