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什么叫节流?为什么节流后流体温度一般会降低?  

2017-04-25 09:36:23|  分类: 制冷 |  标签: |举报 |字号 订阅

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https://zhidao.baidu.com/question/488266111715152052.html

当气体或液体在管道内流过一个缩孔或一个阀门时,流动受到阻碍,流体在阀门处产生漩涡、碰撞、摩擦。流体要流过阀门,必须克服这些阻力,表现在阀门后的压力P2比阀门前的压力P1低得多。这种由于流动遇到局部阻力而造成压力有较大降落的过程,通常称为“节流过程”。
实际上,当流体在管路及设备中流动时,也存在流动阻力而使压力有所降低。但是,它的压力降低相对较小,并且是逐渐变化的。而节流阀节流过程压降较大,并是突然变化的。
在节流过程中,流体既未对外输出功,又可看成是与外界没有热量交换的绝热过程,根据能量守恒定律,节流前后的流体内部的总能量(焓)应保持不变。但是,组成焓的三部分能量:分子运动的动能、分子相互作用的位能、流动能的每一部分是可能变化的。节流后压力降低,质量比容积增大,分子之间的距离增加,分子相互作用的位能增大。而流动能一般变化不大,所以,只能靠减小分子运动的动能来转换成位能。分子的运动速度减慢,体现在温度降低。
当气体节流后,由于压力降低,气体体积膨胀,分子间的距离增大,分子间的位能增加,相应的动能减小,而分子的动能大小可反映出温度的高低,所以,一般情况下,气体节流后温度总是有所降低。
并不是所有流体节流膨胀后会降温的。比如氢气会升温。
用气态方程解释节流过程是不合适的,因为气态方程的表达中,没有考虑能量的变化,而温度的升高与降低,是与物质的能量相关的。
对于大部分气体,由于节流过程是一个减压膨胀过程,这时气体通过膨胀对外作功,体系内能降低,温度也就下降了。对于分子量非常小的气体,则不适用此解释。
对于气体来说:节流的温度升高还是降低,跟焦耳汤姆逊系数有关,跟目前的状态有关(P,V);即气体节流温度降低和升高要看节流前气体状态。如氢气和氦气,节流后温度增加的。
所以氢气的泄露危险性比较高的原因也是因为这样。因为氢气节流温度升高产生火焰或者爆炸。
气体流过节流阀前后,气体的压力、温度、流速、密度是怎样变化的。众所周知,节流后流体压力必定降低,但温度、流速以及密度估计很少有人关心,首先说温度,根据热力学原理,压缩放热,膨胀吸热,也就是流体压力增高其本身的温度也要升高,要向外释放热量,压力降低,本身温度降低,要吸收外界热量,对于气体尤为明显,因此节流后,气体的温度会降低,对于常温下的气体,经过较大程度的节流后,压降大则温度降低的多,现场常会发现节流后的气体管线有结霜现象,就是这个道理。再说流速的变化情况,对于液体,因可以忽略其压力变化对体积造成的影响,流量一定的情况下,流速是与管径,也就是流道面积决定的,如果节流阀前后管径相同,则流体流速应该不变,对于气体则不然,由于气体的压力变小、体积必然增大也就是在此压力下的相对流量要增大(实际流量肯定是不变的),因此其节流后的流速增大,在节流后压力下的体积增大,密度必然减小,这就是气体流经节流阀前后参数的变化,即:压力降低、温度降低、流速增大、密度减小。
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