第三章 第六节

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。
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 p1 ,T1 ，改变 节流后的压力 p2 ，测量节流后的温度 T2 ； 以节流后的压力为横坐标 p2 ，节流后流体的 温度为纵坐标 T2 ，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。
节流前后流体温度的Baidu Nhomakorabea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-汤姆逊实验曲线
T2
p ,T
' 1 ' 1
p1 ,T1
p2
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。 T J p h
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
v T v p2 p2 T p T T2 T1 J dp dp p1 p1 cp
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，而且在研究工质物理 性质方面也很重要。由于焦耳-汤姆逊系数较易 测定，因此，可根据焦耳-汤姆逊系数及工质的 性质计算高压条件下的定压比热容。
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， 不能在常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
v dh c p dT v T dp T p v dh c p dT v T dp 0 T p
T J p h
v T v T p cp
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；
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。