工程熱力學(xué)絕熱節(jié)流

1、一、絕熱節(jié)流一、絕熱節(jié)流(adiabatic throttling)q定義：氣體在管道中流過突然縮小的截面，定義：氣體在管道中流過突然縮小的截面， 而而又未及與外界進(jìn)行熱量交換的過程又未及與外界進(jìn)行熱量交換的過程q特點(diǎn)：絕熱節(jié)流過程特點(diǎn)：絕熱節(jié)流過程前后前后的焓相等，但的焓相等，但整整個個過程絕不是等焓過程。過程絕不是等焓過程。 流體在通過縮孔時流體在通過縮孔時動能動能增加增加，壓力壓力下降下降并并產(chǎn)生強(qiáng)烈產(chǎn)生強(qiáng)烈擾動和摩擦擾動和摩擦。擾動和摩擦的。擾動和摩擦的不可逆不可逆性性，導(dǎo)致導(dǎo)致整個過程的不可逆性。整個過程的不可逆性。在縮孔附近，流速 ，焓q不可逆性：不可逆性：(1) 對理想氣體對理想

2、氣體12111chp222chpchp溫度溫度不變不變壓力壓力下降下降比容比容增加增加熵熵增加增加焓焓不變不變注注:理想氣體的理想氣體的焓焓是是溫度溫度的的單值函數(shù)單值函數(shù)節(jié)流前后節(jié)流前后焓焓不變不變,溫度溫度不一定不變不一定不變絕熱節(jié)流溫度效應(yīng)絕熱節(jié)流溫度效應(yīng)溫度效應(yīng)只與溫度效應(yīng)只與氣體的性質(zhì)氣體的性質(zhì)有關(guān)有關(guān),與其與其狀態(tài)狀態(tài)無關(guān)無關(guān)熱熱效應(yīng)效應(yīng)零零效應(yīng)效應(yīng)冷冷效應(yīng)效應(yīng)溫度溫度降低降低溫度溫度不變不變溫度溫度升高升高(3)(3)焦耳焦耳- -湯姆遜系數(shù)湯姆遜系數(shù)（Joule-Thomson coefficientJoule-Thomson coefficient）據(jù)據(jù)dddppvhcTTv

3、pT令令d0pJphvTvTThpc焦耳焦耳-湯姆遜系數(shù)（也稱節(jié)流微分效應(yīng)）湯姆遜系數(shù)（也稱節(jié)流微分效應(yīng)）d0dpvpTTvT節(jié)流取決于pphjcvTvTpT)()(vTvTp)(焓的熱力學(xué)焓的熱力學(xué)微分方程式微分方程式絕熱節(jié)流過程絕熱節(jié)流過程中焓變?yōu)榱阒徐首優(yōu)榱?=0產(chǎn)生產(chǎn)生熱熱效應(yīng)效應(yīng)產(chǎn)生產(chǎn)生冷冷效應(yīng)效應(yīng)產(chǎn)生產(chǎn)生零零效應(yīng)效應(yīng)如理想氣體如理想氣體21ddd0pppvTvvvTvpvTTTTTT轉(zhuǎn)回溫度轉(zhuǎn)回溫度(inversion temperature) 節(jié)流后溫度不變的狀態(tài)的溫度節(jié)流后溫度不變的狀態(tài)的溫度把氣體的狀態(tài)方程代入把氣體的狀態(tài)方程代入J表達(dá)表達(dá)式即可求得不同壓力下的轉(zhuǎn)回式即可求得

4、不同壓力下的轉(zhuǎn)回溫度曲線，轉(zhuǎn)回曲線溫度曲線，轉(zhuǎn)回曲線(inversion curve)。例如例如 理想氣體轉(zhuǎn)回溫度為一直線；理想氣體轉(zhuǎn)回溫度為一直線； 實(shí)際氣體，如用范氏方程實(shí)際氣體，如用范氏方程g2apvbR Tv代入代入J可得可得g21iabTR bv或或gg213122iiR TbR Tbapbaa若令若令p=0，得，得 ,max,mingg229iiaaTTR bR b節(jié)流的積分效應(yīng)節(jié)流的積分效應(yīng) 節(jié)流時狀態(tài)在致冷區(qū)則節(jié)流時狀態(tài)在致冷區(qū)則T下降，下降， 節(jié)流時狀態(tài)在致溫區(qū)則節(jié)流時狀態(tài)在致溫區(qū)則T上升或下降取決于上升或下降取決于p的大小的大小 當(dāng)氣體溫度當(dāng)氣體溫度TTi,max或或TT12N,max,min0630K100K40MPaiiTTp常溫常壓下節(jié)流常溫常壓下節(jié)流T下降下降水蒸氣節(jié)流過程水蒸氣節(jié)流過程1）節(jié)流后溫度稍有下降）節(jié)流后溫度稍有下降11hh 2）但少作功但少作功 222121hhhhhh作功能力損失作功能力損失22 hhI？0 g011IT sTss四、節(jié)流現(xiàn)象的工程應(yīng)用四、節(jié)流現(xiàn)象的工程應(yīng)用氣體液化氣體液化發(fā)動機(jī)功率調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)功率