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文档简介

第六节焦耳 汤姆逊系数 在管道内流动的流体 经过通道截面积突然缩小的阀门 孔板或多孔塞等部件后 压力发生降低的现象称为节流 如果节流过程中流体与外界没有热量交换 则称为绝热节流 一般认为节流前后 离开节流件足够远的地方 流体的流动是稳定的 且节流前后流体具有相同的焓 这种现象称为节流效应或焦耳 汤姆逊效应 节流前后流体温度的变化 如果被节流的流体是理想流体 由于理想流体的焓是温度的单值函数 当焓不变时 温度也不发生变化 所以理想流体节流前后的温度也不变 如果被节流的流体不是理想流体而是实际气体 因为实际气体的焓不仅与温度有关 而且还与压力等有关 所以实际气体节流前后的温度可能不变 也可能增加或减小 焦耳 汤姆逊实验 选定一种流体 保持流体来流的温度和压力不变 改变节流后的压力 测量节流后的温度 以节流后的压力为横坐标 节流后流体的温度为纵坐标 画出实验曲线 该曲线为等焓线 然后改变流体的初始状态 重复上述的实验过程 焦耳 汤姆逊实验曲线 实验曲线的说明 当节流前流体保持某一温度时 节流后流体的温度并不等于节流前流体的温度 节流后流体温度与节流前相比有三种情况 相等 变小 变大 节流后温度的大小与节流后的压力有关 焦耳 汤姆逊系数 定义 节流曲线的斜率 等焓线的斜率 为焦耳 汤姆逊系数 焦耳 汤姆逊系数等于零的点 称为转回点 将所有节流曲线上的转回点连接起来 所构成的曲线称为转回曲线 焦耳 汤姆逊实验结果 实验结果分析 转回曲线将整个平面分为两个区域 焦耳 汤姆逊系数大于零的区域 该区域的特点是节流后流体的温度降低 称为制冷区 焦耳 汤姆逊系数小于零的区域 该区域的特点是节流后流体的温度升高 称为制热区 等压线与转回线的上交点称为上转回温度 下交点称为下转回温度 压力等于零的线与转回曲线的上交点称为最大转回温度 下交点称为最小转回温度 节流降温的条件 通常气体的初始温度高于最大转回温度 或低于最小转回温度时 对气体节流不会产生降温效应 只有在对应压力下 气体的初始温度低于最大转回温度而高于最小转回温度时 对其节流才能达到降温的目的 对于最大转回温度较低的气体 如氢气 氦气等 不能在室温条件下通过节流产生降温效应 欲使它们降温或液化 必须预先将它们冷却到各自的上转回温度以下时 才能够通过节流实现 焦耳 汤姆逊系数的计算 对计算式的说明 上面的计算式说明 只要工质的性质已知 即可由此计算出该工质的焦耳 汤姆逊系数 或者通过焦耳 汤姆逊实验确定工质的性质 上面的计算式是以微分形式表示的 所以称为微分节流效应 表示气体在节流过程中 压力有微小变化时所产生的温度效应 积分节流效应 当节流引起的压力变化较大时 节流所产生的温度变化称为节流积分效应 节流积分效应的计算式为 焦耳 汤姆逊系数的作用 焦耳 汤姆逊系数不仅在制冷及气体液化等工程领域中有很高的实用价值 而且在
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