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节流膨胀效应1. 实际气体的节流，通常把高压流体经管道中的小孔后压力显著降低的过程称为节流，如图1所示。
节流前的状态参数为p1、T1、U1，节流后的状态参数为P2、T2、U2。
图1节流过程（焦耳-汤姆逊效应）节流孔径越小，则局部阻力越大，节流前后的压力变化（P1-P2）也越大。
反之，就越小。
在实际工作中，为了便于调节，通常用调节阀代替固定节流孔。
从能量转换的观点看。
由于气体经过节流阀小孔时，流速大、时间短，来不及与外界进行热交换，因此节流过程可以近似看作绝热过程。
因为节流时有摩擦力损失，所以节流过程是不可逆的。
气体在节流时，既无能量输出，也无能量输入，所以气体节流前后的能量保持不变，即节流前后的焓值相等h1=h2。
这是节流过程的基本特点。
理想气体的焓值只是温度的函数，因而理想气体节流前后的温度是不变的。
而实际气体的焓值是温度和压力的函数，所以实际气体节流后的温度是发生变化的。
这种现象称做节流效应（焦耳-汤姆逊效应）。
它分为微分节流效应和积分节流效应。
微分节流效应是指气体节流时温度的变化（ΔT）与压力降（ΔP）所成比例关系，即ΔT=d hΔΔP或d h=（ΔT/ΔP）h（1-14）d h称为微分节流效应，即气流在节流时压力降为无限小时所发生的温度变化。
微分节流效应一般用实验方法求得，几种常用气体的微分节流效应如表所示。
对于空气及氧气，当接近于标准状态的温度范围及压力在100个大气压以下进行试验得到如下经验公式 d h=（a-bp）（273/T）2（1-15）空气 a=2.73×10-3， b=0.0895×10-6氧气 a=3.19×10-3， b=0.884×10-6表1-1几种常用气体在0℃及98kpa时的微分节流效应气体名称dh气体名称dh（℃/at）（10-3K/Pa）（℃/at）（10-3K/Pa）空气氧氮+0.27+0.31+0.26+2.75+0.31+2.65二氧化碳氢氦+1.30–0.03-0. 0596+13.26–3.06–6.082. 转换温度从表1-1中的数值可以看出，空气、氧气、氮等气体的d h 为正值，节流后温度降低；而氢、氦等气体的d h 却是负值的，节流后温度要上升。
关关关关关关关关关关关关关关关关关关节流膨胀和绝热膨胀是指在某些条件下，流体体积发生变化所导致的压力变化。
关于节流膨胀和绝热膨胀，有几个基本概念需要了解：
1.压力：压力是指由于流体的质量和重力的作用，对流体
所施加的垂直力的强度。
2.体积：体积是指流体所占的空间大小。
3.温度：温度是指物体的热能状态的一种度量。
4.节流膨胀：节流膨胀是指流体在受到节流作用时，体积
减小而压力增大的现象。
5.绝热膨胀：绝热膨胀是指流体在温度升高而体积不变的
情况下，压力增大的现象。
节流膨胀和绝热膨胀是由热力学第一定律所解释的，即能量守恒定律。
1、绝热节流过程节流是高压流体气体、液体或气液混合物)在稳定流动中，遇到缩口或调节阀门等阻力元件时由于局部阻力产生，压力显著下降的过程。
节流膨胀过程由于没有外功输出，而且工程上节流过程进行得很快，流体与外界的热交换量可忽略，近似作为绝热过程来处理。
根据稳定流动能量方程:δq=dh+δw（2.1）得出绝热节流前后流体的比焓值不变，由于节流时流体内部存在摩擦阻力损耗，所以它是一个典型的不可逆过程，节流后的熵必定增大。
绝热节流后，流体的温度如何变化对不同特性的流体而言是不同的。
对于任何处于气液两相区的单一物质，节流后温度总是降低的。
这是由于在两相区饱和温度和饱和压力是一一对应的，饱和温度随压力的降低而降低。
对于理想气体，焓是温度的单值函数，所以绝热节流后焓值不变，温度也不变。
对于实际气体，焓是温度和压力的函数，经过绝热节流后，温度降低、升高和不变3种情况都可能出现。
这一温度变化现象称为焦耳-汤姆逊效应，简称J-T效应。
2、实际气体的节流效应实际气体节流时，温度随微小压降而产生的变化定义为微分节流效应，也称为焦耳-汤姆逊系数:αh=（ɑＴ／ɑｐ）２．２）αh＞０表示节流后温度降低，αh<0表示节流后温度升高。
当压降（P2-P1）为一有限数值时，整个节流过程产生的温度变化叫做积分节流效应：ΔTh=T2-T1=ƒp2p1αhdp（2.3）理论上，可以使用热力学基本关系式推算出αh的表达式进行分析。
有焓的特性可知：dh=cpdT-[T(αv/aT)p-v]dp(2.4)由于焓值不变，dh=0，将上式移项整理可得：αh=（αT/αp）h=1/cp[T(αv/αT)p-v](2.5)由式（2.3）可知，微分节流效应的正负取决于T(αv/aT)p和v的差值。
若这一差值大于0，则αh＞０节流时温度降低；若等于0则αh=０，节流时温度不变；若小于0则αh<０，节流时温度升高。
从物理实质出发，可以用气体节流过程中的能量转化关系来解释着三种情况的出现，由于节流前后气体的焓值不变，所以节流前后内能的变化等于进出推动功的差值：u2-u1=p1v1-p2v2气体的内能包括内动能和内位能两部分，而气体温度是降低、升高、还是不变，仅取决于气体内动能是减小、增大、还是不变。
热力学练习题1一 是非题1. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。
2. 气体混合物的virial 系数，如B ，C…，是温度和组成的函数。
3. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。
4. 象d U=T d S-p d V 等热力学基本方程只能用于气体，而不能用于液体或固相。
5. 一定压力下，组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。
6. 由于剩余函数是在均相系统中引出的概念，故我们不能用剩余函数来计算汽化过程的热力学性质的变化。
7. 逸度与压力的单位是相同的。
8. 汽液两相平衡的条件是汽液两相的逸度相等。
9.纯流体的汽液平衡准则为f V =f L 。
10. 在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的Gibbs 函数相等。
11. 符合热力学一致性检验的汽液平衡数据一定是真实可靠。
12. 对于给定系统，在一定压力下形成恒沸物，其恒沸组成不变。
13. 下列汽液平衡关系是错误的：V,solvent ˆi i i i i py H x ϕγ*= 14. 从过量性质的定义可知，其数值越大，则溶液的非理想性越强。
15. 一定压力下，纯物质的泡点温度和露点温度是相同的，且等于沸点。
16. 对理想溶液来说，混合性质和过量性质是一致的。
17. 对于理想溶液，遵守Lewis-Landell 规则，等温下p-x-y 图上的p-x 线为一直线。
18. 理想溶液一定符合Lewis-Landell 规则和Henry 定律。
19. 符合Lewis-Randall 规则或Henry 定律的溶液一定是理想溶液。
20. 二元溶液的Henry 常数只与T 、p 有关，而与组成无关，而多元溶液的Henry 常数则与T 、p 、组成都有关。
21. 对于理想溶液，所有混合过程的性质变化均为零。
22. 对于理想溶液，所有的过量性质都等于零。
23. 在一定温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。
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绵阳师范学院本科生毕业论文（设计）题目气体的绝热膨胀和节流过程探讨专业物理学院部物理与电子工程学院学号 04姓名李飞指导教师廖碧涛讲师答辩时间 2011年5月论文工作时间： 2010 年 11 月至 2011 年 05 月气体的绝热膨胀过程和节流过程探讨学生: 李飞指导教师: 廖碧涛摘要：目前低温技术越来越受到人们的关注，低温制冷技术已经广泛应用于气象，军事，航空航天，低温电子技术，低温医学领域等。
气体的绝热膨胀和节流过程是获得低温的两种途径。
在绝热的条件下高压气体经过多孔塞或节流阀流到低压一边的稳定流动过程称为节流过程。
测量气体在多孔塞或节流阀两边的温度表明，在节流过程前后，气体的温度发生了变化，这效应称为焦耳-汤姆逊效应，简称焦-汤效应。
这是焦耳和汤姆逊在1852年用多孔塞实验研究气体内能时发现的。
绝热膨胀是指与外界没有热量交换，但气体对外界做功，气体膨胀。
根据热力学第一定律，可证明这是等熵过程，在这个过程中气体体积增大，压强降低，因而温度降低。
所以绝热膨胀经常用于降低气体的温度，起到冷冻的效应。
本篇文章主要是对理想气体和范德瓦耳斯气体在节流过程和绝热膨胀两种过程中热力学特征以及各状态函数变化的研究，得出各状态参量的变化情况。
加深对节流过程和绝热膨胀过程的理解和认识。
节流过程和绝热膨胀过程制冷都有着各自的优点和缺点，将节流过程和绝热膨胀过程结合使用可以充分弥补各自的缺点，发挥优点，达到极好的制冷效果，获得低至1K的低温。
目前节流过程和绝热膨胀过程被广泛运用与化工生产中。
关键词低温；绝热膨胀；节流过程；焦耳一汤姆孙效应The Insulation the Expansion Process and inThe Throttling process toUndergraduate: Li feiSupervisor: Liao BitaoAbstract：At present technology has been getting refrigeration technology is widely applied to meteorological, military, the cooler the air space and technology, medicine, etc. low temperatures.Of hot gas expands and throttling process is a low temperature two ways.In the insulation of high pressure gas after the plug or throttling the valve to the stability of the low side of the current process is called the throttling process. the gas or throttling the valve in the plug on the temperature that, in the throttling process, the temperature of the gas has changed, the effect is called joule - thompson, short dark - soup joule and effect. thompson is in the membrane in the plug experimental research on the gas can find. insulation expansion is from outside world and no calories But gas to do work, expansion of gases. according to law of thermodynamics to the first, but that this is the process of entropy, volume of gas, lower pressure and temperature is lower. therefore, the insulation is often used for lowering the temperature of the gas, to freeze effect. this article is in an ideal gas and vande gas in the throttling process and the insulation the expansion process thermodynamics characteristics and the condition function That the state the throttling process and the insulation. the expansion process of refrigeration have their respective advantages and disadvantages, will the throttling process and the insulation the expansion process can be used for their faults and virtues, a chilling effect, the low temperatures. in addition, 1k in temperatures constant concern and to explore technology, The throttling process and the insulation the expansion process was widely used and chemical production.Key words:Temperatures；Insulation expansion；The throttling process Joule and tom effect.目录引言 (1)1节流过程和绝热膨胀过程 (1)节流过程 (1)节流过程的定义及特征 (1)焦耳-汤姆逊效应 (2)绝热膨胀过程 (4)绝热膨胀的定义 (4)绝热膨胀的特征 (5)2理想气体的绝热膨胀和节流过程 (6)理想气体的绝热膨胀过程 (6)理想气体的节流过程 (8)3范德瓦尔斯气体的绝热膨胀和节流过程 (8)范德瓦耳斯气体的绝热膨胀 (8)范德瓦耳斯气体的节流过程 (9)4绝热膨胀与节流过程的比较和应用 (11)绝热膨胀与节流过程的比较 (11)两种过程获得低温的优缺点 (11)绝热膨胀和节流过程的应用 (12)结束语．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12参考文献 (13)致谢 (14)引言低温制冷技术在已经在各领域的到广泛应用；有研究表明，寿命与环境温度的关系非常密切，如青蛙生活在2℃的水中的寿命，比它在21℃的水中高出960倍。
气体液化基本循环我们知道，只有当气态物质温度降低到其临界温度以下才能液化。
所有低温工质的临界温度远比环境低，要使这些气体液化，必须应用人工制冷的方法制造低温。
气体液化循环由一系列的热力过程组成，起作用就在于使气态工质冷却到液化所需的低温，并补偿系统的冷量损失，从而获得液化气体。
气体液化循环是开式循环，气态低温工质（如空分行业中的空气）在循环过程中既起制冷剂的作用，本身又被液化，部分或全部作为液态产品从低温装置中输出。
任何气体液化循环都是利用低温工质进行状态循环变化过程，通过它的作用使气体在低温时放出的热量转移到环境介质中去。
这一过程是非自发的，必须消耗一定的能量。
空气液化循环有四种基本类型：节流液化循环、带膨胀机的液化循环、利用气体制冷剂的液化循环及复叠式液化循环。
前两种液化循环目前应用最为广泛，这里也主要介绍这两种循环。
一林德循环1 理论循环基本原理节流液化循环是低温技术中最常用的循环之一。
由于节流液化循环装置结构简单，且运转可靠，这就在一定程度上抵消了节流膨胀过程不可逆损失大带来的缺点。
1985年德国林德和英国汉普孙分别独立提出了一次节流液化循环，因此也常称之为简单林德（或汉普孙）循环。
林德循环系统由制冷压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器四大部件构成。
四大件由联接管道串联成一个闭合循环系统，内注制冷工质。
图1 林德循环T-s图及循环流程图如图1所示，常温、常压（p1）下的空气（点1’），经压缩机A压缩至高压p2,温度升高，并经由冷却器B等压冷却至常温T（点2）。
上述过程可近似认为压缩与冷却两过程同时进行，是一个等温压缩压缩过程。
此后，高压空气在换热器C中被节流后的返流空气（5点）冷却至温度T3（3点），这是等压冷却过程。
然后高压空气（p2）经节流阀节流阀节流膨胀至常压p1，节流过程会使空气温度降低，降低到p1压力下的饱和温度，同时有部分空气液化。
节流后产生的液体空气从气液分离器D导出作为产品，而气体部分引出返流经换热器C，来冷却节流前的高压空气，在理想情况下自身被加热至常温T（点1）。
心得报告题目：气体节流膨胀和绝热膨胀的原理在气体分离和液化设备中，气体节流膨胀和绝热膨胀是目前获得低温的主要方法。
一、节流过程的热力学特性工程热力学中认为，当气体在管道中流动，在遇到缩口和节流阀门时，由于局部阻力，使其压力显著下降，体积迅速膨胀，这种现象叫做“节流膨胀”。
气体经节流后，流速加大，气体内能和流动功将发生变化，又由于过程的时间较短，来不及与外界进行热量交换，一般可近似的认为节流过程是一个绝热过程，且不对外做功，气体的温度将发生一定变化。
大家知道焓(enthalpy)是某一状态下气体内能和流动功之和(H=U+PV)，可以通过焓的这一定义，推导出气体在节流阀前的内能与流动功之和等于节流阀后的内能与流动功之和，也就是节流前后气体的焓值不变。
因为理想气体的焓值只是温度的函数，根据这一结论将十分清楚的告诉我们，理想气流体节流前后温度是不变的，因此对理想气体的节流研究是没有什么意义的。
由于实际气体的焓值是温度和压力的函数，那么实际气体的节流将与理想气体节流不同，实际气体节流后温度变化会有三种情况，即降温、升温、温度不变。
通常把低温液化气体节流后温度发生变化的这一现象，称之为“焦耳一汤姆逊效应” (Joule-Thomson effect )。
根据焓的定义和节流前后气体焓值不变的这一过程特性，可以得出气体节流前后内能变化等于气体流动功的变化，其关系式如下:u 1-u 2=P 2v 2-P 1v 1式中 u 1：节流前气体内能P 1：节流前气体压力v 1：节流前气体比容u 2：节流后气体内能P 2：节流后气体压力 V 2：节流后气体比容而气体的内能又由气体的内位能和内动能组成，因此气体节流功这三者的变化关系，其关系式如下:式中 T 1：节流前气体的温度u 1：节流前气体的位能T 2：节流后气体的温度u 2：节流后气体的位能C v ：气体等容比热A ：热功当量因为气体节流后，压力总是降低的，即比容增大，因此气体的内位能也将增大，也就是s s u u 12-为正值。
