实际气体的节流效应讲解学习

焦耳一汤姆逊效应
气体在节流反应过程里产生的温度变化，被称之为焦耳一汤姆逊作用(简称焦一汤作用)。

产生上述现象的根部原因，是由于气体的烩值，并不是简单的温度函数，同时也受到压强、气体性能的影响。

大部分气体在室温条件下，完成节流反应的时候，都会产生冷却作用，也就是通过节流设备之后的温度快速减小，上述温度改变就是正焦耳一汤姆逊作用。

只有很少数的气体在室温条件下，完成节流反应之后温度上升，这类温度改变就被称之为负焦耳一汤姆逊作用。

在相同温度条件下，焦耳一汤姆逊作用的正负性可以发生转化，这类温度就被称之为反转温度。

所有气体都具有自身独特的反转温度。

例如，空气，氮气和氧气的反转温度都比室温高。

节流过程
节流过程是一类不可逆反应过程，在反应过程里，流体处于非平衡状态。

分析节流反应过程，就是研究从节流反应之前一直到节流反应之后，流体依次处于不同平衡状态的时候，所有指数经过反应过程产生的改变。

在绝热节流反应过程中，保持能量守恒。

这是因为在反应过程里，流体和外界没有产生热量传递，也没有能量的转化，假如维持流体在节流反应之后的高度、流速恒定，也就是没有重力势能以及运动势能的改变(或者改变非常小，基本忽略不计)，那么节流反应之后，流体的烩h2和节流反应之前的烩hl保持一致，也就是
h2=hl
与此同时，由于绝热节流是一种不可逆的反应过程，节流后流体的嫡绝对增加，有
s2>s1
在气态流体通过绝热节流之后，体积会随着压强的减小而不断变大，但是液态流体的体积在节流反应前后，并不会产生显著地改变。

节流的温度效应
在绝热节流反应前后，流体温度的改变被称之为节流反应的温度效应。

节流反应之后流体的实际温度快速减小，被称之为节流反应冷效应;节流反应之后流体的实际温度快速升高，被称之为节流反应热效应;节流反应前后流体的实际温度保持一致，被称之为节流反应零效应。

节流反应的温度效应和液体的类别，温度、压强都具有密切的联系。

绝热节流反应的温度效应可以采用绝热节流反应指数来表达。

针对压降很低的节流反应，mJ>0，说明节流反应冷效应;mJ<0，说明节流反应热效应;mJ=0。

焦耳一汤姆逊实验
检测绝热节流指数的实验，被称之为焦耳一汤姆逊实验，在这个实验里，流体进口处的状态保持恒定，而通过调整节流阀门以及流体流量的方式，能够获得流体通过节流处理之后的出口工作状态，检测出所有工作状态下的实际压强与温度的大小，同时，将它们一一表示到T-p坐标图中，流体在通过节流反应前后的数值保持不变，也就是所有的状态点都具有一样的焓值，它们之间的连线是一根定值焓线，调整进口状态，重复完成上述实验步骤，就能够获得多条不同范围的定焓线，可以在T-p图上表示出来。

在所有状态点中，定焓线的斜率指的就是实验流体经过这个状态的时候，绝热节流指数mJ的大小。

必须强调的是，定焓线并不是绝热节流反应线，节流反应是一类不可逆反应过程，在反应过程里，流体保持完全不平衡的状态，不可以在状态指数坐标图中使用曲线进行。

在具体焓值范围之内，所有的定焓线都具有一个温度最高值点位，这个点位
被称之为转变点，其对应的温度被称之为转变温度。

将每一条定焓线中的转变点相互连接，就会获得一根转变曲线，转变曲线把T-p图划分为两个工作区域:在曲线和水平轴包围的工作区域之内，一直有mJ>0，作用在这个范围之内的绝热节流反应总是表现出节流冷效应，被称之为冷效应区;在转变曲线之外的工作区域里，一直有mJ<0，作用在这个范围之内的绝热节流反应总是表现出节流热效应，被称之为热效应区。

假如流体的进口位于热效应范围，而通过绝热节流作用之后的出口位于冷效应范围，那么表现出的温度效应和压力减小的范围有关。

转变曲线
压力降低的越大，流体的实际温度减小得也越快。

转变曲线中具有一个N 点，这个电的压力为极点的最大值。

N点的实际压力pN，被称之为最大转变压力。

在流体位于pN的压力作用之下，不会形成节流冷效应。

转变曲线在温度轴中的交点(K点)，上部交点的温度就是最高转变温度，下部交点的温度就是最低转变温度。

流体温度大于最高转变温度，或小于最低转变温度时，就不会产生节流冷效应。

节流制冷
节流致冷，作为一类获取低温的常用方式，尤其经常应用在空气或者其它气体的液化。

开始节流致冷的时候，流体的开始温度需要比最高转变温度低一些。

普通气体的最高转化温度远远大于室温。

而针对最高转变温度比室温低的气体，例如，氢气、氦气等，就需要把它们冷却处理到最高转化温度之下，才可以获得节流致冷的作用效果。

4.2实际气体的节流效应
当气体在管道里产生热量的时候，因为局部存在阻力，假如通过缩口或者各类阀门的时候，气体的压力就会迅速减小，上述现象就被称之为节流，实际工作中，因为气体流经阀门等器件的时候，流速很高，时间很短，并没有和外界产生热量传递，因此可以理想化看作为绝热反应过程来分析，也被称之为绝热节流。

有关实验发现，气体在节流反应前后的温度通常会产生一定的改变。

.
4.2.1节流过程的热力学特征
1.绝热节流过程的主要特征
①焓值不变。