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[求助] 节流后温度降低,其原理是什么

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节流后温度降低,其原理是什么

 

发表于 2015-1-19 14:36:44

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ylb913VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP山东省
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被压缩的气体温度会升高。

 

发表于 2015-1-19 16:13:43

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Peterpaul彼得保罗
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LIU0539VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP山东省
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节流过程可以看成是一个理想状态,根据能量守恒定律,节流前后的流体内部焓应保持不变,焓的三部分能量:动能、位能、流动能,在节流后是有变化的。当节流由于压力降低,气体体积膨胀,分子间距离增大,则使分子相互作用的位能增加。由于空分中的物料(空气,氧气,氮气)都是可以压缩膨胀的,流动能的变化相对较大,因此,位能的增加会造成动能的减少,而分子运动动能的大小表现为物体温度的高低。节流后动能减少,所以一般情况下,气体温度总是降低

 

发表于 2015-1-19 16:14:08

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dzr890123VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP内蒙古自治区
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说白了还是一个类似膨胀的过程,是能量转化的过程。

 

发表于 2015-1-23 21:22:18

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无语问道VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP四川省
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节流后压力降低,压力一低,它对应的温度肯定会降低啥。

 

发表于 2015-4-2 00:25:49

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介质压力下降,体积膨胀,吸收热量的,故温度降低了

 

发表于 2015-4-2 08:37:30

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home1984VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP浙江省
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节流不一定降温的。抄录一段文章:


 1、绝热节流过程

  节流是高压流体气体、液体或气液混合物)在稳定流动中,遇到缩口或调节阀门等阻力元件时由于局部阻力产生,压力显著下降的过程。节流膨胀过程由于没有外功输出,而且工程上节流过程进行得很快,流体与外界的热交换量可忽略,近似作为绝热过程来处理。根据稳定流动能量方程:

  δq=dh+δw(2.1)

  得出绝热节流前后流体的比焓值不变,由于节流时流体内部存在摩擦阻力损耗,所以它是一个典型的不可逆过程,节流后的熵必定增大。

  绝热节流后,流体的温度如何变化对不同特性的流体而言是不同的。对于任何处于气液两相区的单一物质,节流后温度总是降低的。这是由于在两相区饱和温度和饱和压力是一一对应的,饱和温度随压力的降低而降低。对于理想气体,焓是温度的单值函数,所以绝热节流后焓值不变,温度也不变。对于实际气体,焓是温度和压力的函数,经过绝热节流后,温度降低、升高和不变3种情况都可能出现。这一温度变化现象称为焦耳-汤姆逊效应,简称J-T效应。

  2、实际气体的节流效应

  实际气体节流时,温度随微小压降而产生的变化定义为微分节流效应,也称为焦耳-汤姆逊系数:

  αh=(ɑT/ɑp)2.2)

  αh>0表示节流后温度降低,αh<0表示节流后温度升高。当压降(P2-P1)为一有限数值时,整个节流过程产生的温度变化叫做积分节流效应:

  ΔTh=T2-T1= p2p1αhdp(2.3)

  理论上,可以使用热力学基本关系式推算出αh的表达式进行分析。有焓的特性可知:

  dh=cpdT-[T(αv/aT)p-v]dp(2.4)

  由于焓值不变,dh=0,将上式移项整理可得:

  αh=(αT/αp)h=1/cp[T(αv/αT)p-v](2.5)

  由式(2.3)可知,微分节流效应的正负取决于T(αv/aT)p和v的差值。若这一差值大于0,则αh>0节流时温度降低;若等于0则αh=0,节流时温度不变;若小于0则αh<0,节流时温度升高。

  从物理实质出发,可以用气体节流过程中的能量转化关系来解释着三种情况的出现,由于节流前后气体的焓值不变,所以节流前后内能的变化等于进出推动功的差值:

  u2-u1=p1v1-p2v2

  气体的内能包括内动能和内位能两部分,而气体温度是降低、升高、还是不变,仅取决于气体内动

  能是减小、增大、还是不变。因气体节流后压力总是降低,比容增大,其内位能总是增大的。由于实际气体与玻义耳定律存在偏差,在某个温度下节流后,pv值的变化可能有以下3种情况:

  ①p1v1

  ②p1v1=p2v2时u2=u1即节流后内能不变。此时,内位能的增加等于内动能的减少,节流后气体温度仍然降低。

  ③p1v1>p2v2时u2>u1即节流后内能增大。此时,若内能的增加小于内位能的增加,则内动能是减小的,温度仍是降低;若内能的增加大于内位能的增加,则内动能必然要增大,温度要上升。

  由以上分析可知,在一定压力下,气体具有某一温度时,节流后满足p1v1>p2v2且pv值的减少量恰好补足了内位能的增量,这时节流前后温度不变,即微分节流效应等于0,这个温度称为转化温度,以Tinv表示。

  转化温度的计算和变化关系可根据式(2.5),令αh=0得到。下面利用范得瓦尔方程予以分析。2a/9Rb(2±)

  将范德瓦尔方程p=RT/v-b-a/v2在等压下对Ti求导得出(αv/αT)p后代入式(2.5)得:

  Αh=(αv/αT)h=(1/cp)(2a(1-b/v)2-RbT)/(RT-2a/v(1-b/v)2)(2.6)

  当αh=0时,气体温度即为转化温度。与范德瓦尔方程联立求解得:

  Tinv=2a/9Rb(2±√1-(3b2/a)p)2(2.7)

  式(2.7)表示的转化温度和压力的函数关系在坤图上为一连续曲线,称为转化曲线。如图2.11所示,虚线是按式(2.7)计算得到,实线是通过实验得到。二者的差别是由范德瓦尔方程在定量上的不准确引起的。

  转化曲线存在一个最大转化压力pmax。当p>pmax时,不存在转化温度;当p=pmax时,只有一个转化温度;当p0,节流后产生冷效应。从式(2.7)和图2.11中还可以得出p=0对应气体的最大转化温度Tmax。表2.5列出了多种气体的最大转化温度。对于大多数气体,如02,N2,,CO,空气等,最大转化温度都高于环境温度,故在环境温度下可以利用焦耳-汤姆逊效应来降温。而Ne,H2,He的最大转化温度比室温低,不能单独用焦耳-汤姆逊效应降温,必须通过预冷或其他膨胀机来降低节流前的温度,节流后才会产生冷效应。



 

发表于 2015-4-14 15:14:57

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是的,不同的气体性质,具有不同的节流温度效应。  详情 回复 发表于 2015-4-14 15:34

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home1984 发表于 2015-4-14 15:14
节流不一定降温的。抄录一段文章:

是的,不同的气体性质,具有不同的节流温度效应。

 

发表于 2015-4-14 15:34:42

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奈斯兔咪球VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP安徽省
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氢气好像就是节流后温度升高。

 

发表于 2015-4-14 22:23:38

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节流温度效应和气体性质有关。  发表于 2015-4-17 08:39

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jiaotu3102VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP福建省
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奈斯兔咪球 发表于 2015-4-14 22:23
氢气好像就是节流后温度升高。

是有些物质是这种情况的,以前哪本书有看过

 

发表于 2015-4-16 21:51:33

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节流温度效应。  发表于 2015-4-17 08:40

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cwj691077VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP北京市
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LIU0539 发表于 2015-1-19 16:14
节流过程可以看成是一个理想状态,根据能量守恒定律,节流前后的流体内部焓应保持不变,焓的三部分能量:动 ...

请问,那么氢气也是可以压缩的可流动气体,为什么节流后温度上升呢?

 

发表于 2018-9-4 14:23:55

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可以先了解下焦-汤系数~~ 氢气的焦汤系数小于0,所以节流后会至温(升温)~~  详情 回复 发表于 2018-9-4 16:22

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cwj691077 发表于 2018-9-4 14:23
请问,那么氢气也是可以压缩的可流动气体,为什么节流后温度上升呢?

可以先了解下焦-汤系数~~
氢气的焦汤系数小于0,所以节流后会至温(升温)~~

 

发表于 2018-9-4 16:22:54

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烤焦了VIP会员 VIP会员 来自手机版 | 显示全部楼层       最后访问IP河南省
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发表于 2018-9-4 16:52:13

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