节流膨胀制冷

节流膨胀（简称节流）：当气体在管道中流动时，如遇到缩口和调节阀门等局部阻力时，其压力显著下降的现象。如果在节流过程中气体与环境之间没有热量交换，称为绝热节流。

在节流膨胀过程中没有外功的输出，因此，气体在绝热节流时，根据稳定流动能量方程式，可以得出：

h1 = h2，即绝热节流前后的比焓值保持不变，这是节流过程的一个主要特征。

由于节流时，气流内部存在摩擦阻力损耗，所以它是一个典型的不可逆过程, ，其结果将导致熵的增加，这是节流过程的另一个主要特征。

微分节流效应

指节流膨胀过程中实际气体温度随微小压力变化而变化的关系，或称焦耳-汤姆逊效应（Joule-Thomson效应），简称焦-汤效应（J-T效应），可用αh表示：

 

        

 

积分节流效应

指节流膨胀过程的全部温降，可用ΔT表示：



理想气体节流时，△u=0，△h=0，△T=0，这说明理想气体的节流过程前后比焓和温度均不变。

而实际气体的比焓不仅是温度的函数, 而且也是压力的函数，节流后的温度T₂可大于、等于或小于节流前的温度T₁。大多数实际气体在室温下的节流过程中都有冷却效应，即通过节流元件后温度降低，这种温度变化叫做正焦耳-汤姆逊效应。少数气体在室温下节流后温度升高，这种温度变化叫做负焦耳-汤姆逊效应。微分节流效应与气体的种类及所处的状态有关，微分节流效应为零时压力与温度的对应关系曲线称为转化曲线。

 



气体节流膨胀的转化曲线

 

转化曲线把p-T平面分为两个区：制热区和制冷区。在制热区内，微分节流效应为负值，在制冷区内为正值。对于积分节流效应的情况与微分节流效应有所区别。，这取决于节流开始的状态和节流后的压力。一般气体的Tmax都高于环境温度，如氮气 (604K)，因此在环境温度下节流都有可能使之温度降低。但氦气 (46K)、氢气 (204K)和氖气 (205k)，它们的Tmax远低于环境温度，因此，在环境温度下节流是不能让它们降温的。若要使它们温度降低必须采用预冷到Tmax之后再节流的办法或用膨胀机膨胀的办法或绝热放气的办法。

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• 2016-10-24节流膨胀制冷