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節流過程
鎖定
節流過程是指流體流動時由於通道截面突然縮小(如孔板、閥門等)而使壓力降低的熱力過程。
- 中文名
- 節流過程
- 外文名
- Throttling process
- 別 名
- 焦耳-湯姆遜效應
- 領 域
- 熱力學
- 性 質
- 熱力過程
節流過程簡介
絕熱條件下,高壓氣體經過多孔塞、小孔、通徑很小的閥門、毛細管等流到低壓一邊的穩定流動過程稱為節流過程。節流過程也稱焦耳-湯姆遜效應,它是一個恆焓過程,指氣體通過多孔塞膨脹後所引起的温度變化現象。1852年,英國物理學家J.P.焦耳和W.湯姆孫(即開爾文)為了進一步研究氣體的內能,對焦耳氣體自由膨脹實驗作了改進。
目前在工業上是使氣體通過節流閥或毛細管來實現節流膨脹的。
節流過程原理
節流過程是氣體在節流過程中温度隨壓強而變化的現象。氣體通過多孔塞或節流閥膨脹的過程稱為絕熱節流膨脹。絕熱節流過程是不可逆過程。由於過程在絕熱系統中進行,外界做的功等於系統內能的改變,即
式中U為氣體的內能,p為壓強,V是氣體的體積,於是得出
實驗發現,氣體在節流前後温度一般要發生變化,同一種氣體在不同條件下(不同温度與壓強範圍),節流後温度可以升高,可以降低,也可能不變。
為了研究節流後氣體温度隨壓強變化的情況,通常用焦耳-湯姆孫係數
來描述,因為節流前後焓(H)不變,以
表示等焓過程中温度隨壓強的變化率。氣體節流後壓強減小,Δp<0,所以,若節流後降温△T<0,則μ>0,稱焦耳-湯姆孫正效應。若節流升温△T>0,則μ<0,稱焦耳-湯姆孫負效應。若節流前後温度不變,△T=0,稱為焦耳-湯姆孫零效應。實際氣體節流後温度發生變化,得知氣體的內能不僅是温度的函數,還是體積(或壓強)的函數。
節流過程實驗
1852年,英國物理學家J.P.焦耳和W.湯姆孫(即開爾文)為了進一步研究氣體的內能,對焦耳氣體自由膨脹實驗作了改進。
焦耳-湯姆遜效應是指當高壓氣體在通過截面突然縮小的斷面(如管道上的針形閥、孔板等)時,由於局部阻力,氣體的壓力將會降低,温度會發生變化的現象所示,絕熱良好的管子L中間,放置一個用多孔物質製成多孔塞G(也可以換成毛細管或針型閥),當進口壓強為P1,温度為T1,體積為V1的氣體在恆壓下持續不斷地過多孔塞G,由於它對氣體有較大的阻滯作用,使氣體很難快速通過它,從而能夠維持 G 兩邊具有一定的壓強差,使氣體通過多孔塞後的出口壓強降為P2,體積變為V2,測出此時的出口温度T2,實驗發現T2可能大於、小於或者等於T1。