节流膨胀原理
制冷中的膨胀阀的原理
制冷中的膨胀阀的原理制冷中的膨胀阀是一种用于调节制冷剂流量并控制制冷系统的压力和温度的重要组件。
它的作用是将高压高温的制冷剂从冷凝器中的液体态转变为低压低温的蒸汽态，以完成制冷循环过程中的热交换。
膨胀阀的原理基于一个简单的物理现象：通过流动介质的流动速度和流量的变化来控制其压力的原理。
根据这个原理，膨胀阀通常采用一种特殊的结构，称为节流装置，用于改变制冷剂的流通截面积，从而控制制冷剂的流速和流量。
膨胀阀通常由一个管道和一个节流装置组成。
管道是将制冷剂从冷凝器传输到蒸发器的通道，而节流装置则位于管道中并负责控制流量。
常用的节流装置有毛细管、节流孔和膨胀阀芯。
毛细管是一种非常简单且常见的节流装置。
它是一个细长的管道，内径通常在0.5-3mm之间。
当制冷剂通过毛细管流动时，由于管道内的压力降低，制冷剂的流速也会减小。
由于能量守恒定律的作用，制冷剂的流速减小意味着其对应的温度也会下降。
通过控制毛细管的内径和长度，可以实现对制冷剂的精密控制。
节流孔是另一种常见的节流装置，其工作原理与毛细管相似。
节流孔是一个小孔，通常位于管道上。
当制冷剂通过节流孔流动时，孔径的大小限制了流通截面积，从而控制了制冷剂的流速和温度。
膨胀阀芯是膨胀阀的核心部件，由一个可移动的可控制或可调节的活门组成。
膨胀阀芯在膨胀阀中起到调节流量和压力的作用。
当制冷剂的压力超过一定的阈值时，膨胀阀芯会自动打开以增加制冷剂的流量。
当压力降低时，膨胀阀芯会自动关闭，限制制冷剂的流量。
膨胀阀芯的调节作用可以通过手动、电动或控制信号实现。
膨胀阀在制冷系统中起到了控制温度和压力的重要作用。
通过控制制冷剂流量和压力，膨胀阀可以确保制冷系统的高效稳定运行。
同时，膨胀阀还可以根据不同负荷条件和环境温度的变化，自动调节制冷剂流量以达到最佳的制冷效果和能效。
这些特性使得膨胀阀成为制冷系统中不可或缺的元件之一。
关于节流膨胀和绝热膨胀的几个基本概念
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。
气体绝热节流膨胀制冷
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。
J-T阀的原理
J-T阀就是焦耳-汤姆逊节流膨胀阀。
焦耳-汤姆逊节流膨胀原理简单的说就是加压空气经过节流膨胀后温度会下降。
焦耳—汤姆逊阀制冷原理节流膨胀（ThrottlingExpansion）也叫焦耳一汤姆逊膨胀，即较高压力下的流体（气或液）经多孔塞（或节流阀）向较低压力方向绝热膨胀过程。
1852年，焦耳和汤姆逊设计了一个节流膨胀实验，使温度为T1的气体在一个绝热的圆筒中由给定的高压pl经过多孔塞（如棉花、软木塞等）缓慢地向低压p2膨胀。
多孔塞两边的压差维持恒定。
膨胀达稳态后，测量膨胀后气体的温度T2。
他们发现，在通常的温度T1下，许多气体（氢和氦除外）经节流膨胀后都变冷（T2〈T1）。
如果使气体反复进行节流膨胀，温度不断降低，最后可使气体液化。
调节阀在管道中起可变阻力的作用。
它改变工艺流体的紊流度或者在层流情况下提供一个压力降，压力降是由改变阀门阻力或“摩擦”所引起的。
这一压力降低过程通常称为“节流”。
对于气体，它接近于等温绝热状态，偏差取决于气体的非理想程度（焦耳一汤姆逊效应）。
在液体的情况下，压力则为紊流或粘滞摩擦所消耗，这两种情况都把压力转化为热能，导致温度略为升高。
根据热力学原理，在焦耳-汤姆逊实验中系统对环境做功-W=p2V2-p1V1,V1及V2分别为始态和终态的体积。
Q=0,故△U=-（p2V2-plV1）；U2+p2V2=U1+p1V1；即H2=H1。
所以焦耳-汤姆孙实验的热力学实质是焓不改变，或者说它是一个等焓过程。
由于理想气体的焓值只是温度的函数，即焓值不变温度不变，故理想气体节流前后温度不变。
对于实际气体，其比焓是温度和压力的函数，即比焓受温度和压力的共同影响，又节流过程焓值不变，则压力降低，温度就会变化。
焦耳-汤姆逊（开尔文）系数可以理解为在等焓变化的节流膨胀中（或是焦耳-汤姆逊作用下）温度随压力变化的速率。
M JT的国际单位是K/Pa，通常用°C/bar。
当M JT是正数是，则气体降温，反之则升温。
节流、膨胀制冷原理【优选】
Δhr=h1\-h1=h1\-h2（1-16）
节流只是降低气体压力的一种方法，把空气等温压缩时，已具备的制冷内因表现出来。
等温节流效应可直接从热力性质图（T-s图）上查到，即等温压缩前后的焓差。对于低压空气的等温节流效应，应用图不易查准确，因此常采用下式计算求得–Δh=cpΔT（1-17）
1.4.2气体的等熵膨胀
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=dhΔΔP或dh=（ΔT/ΔP）h（1-14）
dh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dh=（a-bp）（273/T）2（1-15）
从图1-11所示的几种常用气体的转换曲线，可以看出dh的变化情况。气体的温度只有在转换曲线以内区域（降温区），通过节流膨胀才能降温或液化。
表1-2几种气体在低压下的转换温度
气体名称
转换温度（k）
气体名称
转换温度（k）
空气
氧
氮
氩
650
771
604
765
氖
氢
氦
230
204
246
3.积分节流效应气体的节流过程总是在较大的压差ΔP下进行的，相应的温度变化ΔT，即积分节流效应，节流所产生的温度变化为：
2.11节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应
显然，在点3左侧，
J-T 0
在点3右侧， J-T 0 在点3处，
J-T 0 。
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应 思考题：
1. 将置于室内的一电冰箱的箱门打开，使其致冷机运转，能 否降低全室温度？设该机在 0℃ 与室温(25℃)作理想可 逆循环每小时能冻出 1Kg 的冰，如房间的总热容为 150KJ· K-1，估算电冰箱工作 10 小时后室内温度的变化？
但 H 和 He 等气体在常温下， J-T 0，经节流过程， 2 温度反而升高。若降低温度，可使它们的 J-T 0 。 当 J-T 0 时的温度称为转化温度，这时气体经焦 -汤实验，温度不变。
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应 为了求 J-T 的值，必须 作出等焓线，这要作若干个 节流过程实验。 实验1，左方气体为 p1T1 ，经 节流过程后终态为 p2T2 ，在 T-p图上标出1、2两点。
开始，环境将一定量气体压缩时所作功（即以 气体为体系得到的功）为：
W1 p1V pV1 1
(V =0 V1 V1)
气体通过小孔膨胀，对环境作功为：
W2 p2V p2V2
(V =V2 0 V2 )
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应 在压缩和膨胀时体系净功的变化应该是两个功 的代数和。
J-T是体系的强度性质。因为节流过程的dp 0 ,
所以当：
J-T >0 J-T <0 J-T =0
经节流膨胀后，气体温度降低。 经节流膨胀后，气体温度升高。 经节流膨胀后，气体温度不变。
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应
在常温下，一般气体的 J-T 均为正值。例如，空 气的 J-T 0.4 K /101.325 kPa ，即压力下降 101.325 kPa ， 气体温度下降 0.4 K 。
空调膨胀阀节流原理
空调膨胀阀节流原理宝子们，今天咱们来唠唠空调里超级重要的一个小部件——膨胀阀的节流原理。
这膨胀阀啊，就像是空调系统里的一个小管家，管着制冷剂的流量呢。
咱先得知道空调为啥需要这个膨胀阀来节流。
空调的制冷剂就像个勤劳的小工，在空调系统里跑来跑去，把热量搬来搬去的。
你想啊，要是制冷剂就那么随随便便地在系统里流，那可就乱套了。
就好比一群人在马路上，没有红绿灯指挥交通，那不就堵成一锅粥啦。
所以这膨胀阀就出来管事了。
那膨胀阀到底咋节流的呢？其实它就是让制冷剂从一个比较粗的管道，突然进入到一个比较细的通道。
这就像咱们平时喝奶茶，从粗的吸管一下子到了细的吸管，你会发现吸起来就费劲多了。
制冷剂也是一样的，它在粗管道里还能大摇大摆地走，一到膨胀阀这儿的细通道，就只能小心翼翼地慢慢挤过去。
这个过程中呢，制冷剂的压力就会发生变化。
从高压的状态一下子变成低压状态。
这压力一低啊，制冷剂就像泄了气的皮球一样，变得没那么“精神”了。
而且呢，这个时候制冷剂的温度也跟着降低了。
这就好比人啊，要是一直处于高压紧张的状态，突然松了一口气，整个人就没那么热乎了，变得冷静下来。
制冷剂也是这个道理，压力一降，温度就跟着降。
你可别小看这个温度降低的过程哦。
这可是空调制冷的关键一步呢。
因为这个低温的制冷剂就可以在蒸发器里大显身手了。
它在蒸发器里吸收周围空气的热量，就像一个小海绵一样，不停地把热量吸进去。
这时候啊，咱们就能感受到凉爽的空气吹出来啦。
膨胀阀还有一个很厉害的地方，就是它能够根据空调系统的不同需求，自动地调整节流的程度。
就好像它长了眼睛和脑子一样。
比如说，当室内温度还比较高的时候，空调系统就会告诉膨胀阀：“兄弟，多放点制冷剂过去，让制冷效果再好一点。
”这时候膨胀阀就会把通道开得大一点，让更多的制冷剂通过。
要是室内温度已经降得差不多了，空调系统又会说：“够了够了，别放那么多制冷剂了。
”膨胀阀就会把通道关小一点。
这膨胀阀啊，就像是一个贴心的小助手，时刻关注着空调系统的需求。
理想气体的节流膨胀过程w的变化
理想气体的节流膨胀过程w的变化下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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节流膨胀产生热效应,焦汤系数
题目：节流膨胀产生热效应与焦汤系数的探讨摘要：本文主要探讨了节流膨胀产生的热效应以及焦汤系数的相关知识。
首先从节流膨胀引发的热效应入手，介绍了热效应的基本原理和相关公式，并对其在工程实践中的应用进行了分析。
随后，详细介绍了焦汤系数的定义和计算方法，并以实例进行了说明。
对节流膨胀产生的热效应与焦汤系数进行了综合分析和总结，提出了相关的应用建议。
关键词：节流膨胀、热效应、焦汤系数、工程应用1. 节流膨胀产生的热效应1.1 节流膨胀的基本原理节流膨胀是指流体在通过孔板、阀门或喷嘴等节流装置时，由于截面积的突然减小，流速增加，压力降低，从而引起的流体温度变化。
这种温度变化就是由节流膨胀产生的热效应。
1.2 热效应的计算公式热效应通常由焦耳-汤姆逊效应和气体膨胀效应两部分组成。
其中，焦耳-汤姆逊效应是指流体通过孔板等突然收缩的流道时，由于黏滞作用，使热量增加，从而引起温度的升高；气体膨胀效应是指气体在快速膨胀过程中对外做功而引起温度的降低。
热效应的总体计算公式可以表示为：\[ Q = hA(T_2-T_1) \]其中，Q为热效应，h为焦耳-汤姆逊系数，A为截面积，\( (T_2-T_1) \)为温度变化。
1.3 工程实践中的应用热效应在工程实践中具有重要的应用价值。
在化工生产中，通过合理设计节流装置，可以有效控制流体的温度变化，保证生产设备的正常运行；在航空航天等领域，热效应的研究可以为流体动力学提供重要参考，保证飞行器的安全运行。
2. 焦汤系数的定义和计算2.1 焦汤系数的定义焦汤系数是描述流体在节流膨胀过程中温度变化的一个重要参数。
它的定义为单位流量流体通过孔板等节流装置时的温度变化与流体温度的比值。
焦汤系数的大小直接影响着热效应的大小，是流体力学研究中的重要参考数据。
2.2 焦汤系数的计算方法焦汤系数的计算方法主要有实验测定法和理论计算法两种。
实验测定法是通过实际实验，测量流体在节流膨胀过程中的温度变化，并根据流量和温度的关系计算出焦汤系数的值；理论计算法则是通过物理方程和模型，推导出焦汤系数的计算公式，进行理论计算。
理想气体节流膨胀过程 q w u h
理想气体节流膨胀过程 q w u h
由于系统经历绝热过程，与外界没有热交换。
因为气体自由膨胀到真空，外压为零，所以系统对环境做的功也为零。
根据热力学第一定律，系统内能的变化为零，理想气体的内能只是温度的函数，所以理想气体绝热自由膨胀后温度会回到原来的温度。
说明：
(1)理想气体绝热自由膨胀后虽然温度恢复，但整个过程不是恒温过程。
(2)理想气体的绝热自由膨胀过程是一个非静态过程，除了初态和终态，系统在每一时刻都处于非平衡状态。
(3)对于实际气体，温度一般不会回到原来的温度。
实验证实参见焦耳实验：容器分为两室，左边贮有理想气体，右边为真空．如果将隔板抽开，左室中的气体将向 B室膨胀。
这是气体对真空的自由膨胀，最后气体将均匀分布于两室。
温度与原来温度相同。
气体膨胀后，我们仍可用活塞将气体等温压回左室，使气体回到初始状态。
不过，此时我们必须对气体作功，所作的功转化为气体向外界传出的热量，根据热力学第二定律，我们无法通过循环过程再将这热量完全转化为功，所以气体对真空的自由膨胀过程是不可逆过程。
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节流膨胀原理
高压气体经过小孔或阀门受一定阻碍后向低压膨胀的过程。
1852年，焦耳和汤姆逊设计了一个节流膨胀实验，使温度为T1的气体在一个绝热的圆筒中由给定的高压p1经过多孔塞(如棉花、软木塞等)缓慢地向低压p2膨胀。
多孔塞两边的压差维持恒定。
膨胀达稳态后，测量膨胀后气体的温度T2。
他们发现，在通常的温度T1下，许多气体(氢和氦除外)经节流膨胀后都变冷(T2<T1)。
如果使气体反复进行节流膨胀，温度不断降低，最后可使气体液化。
至今节流膨胀仍是工业上液化气体的一个重要方法。
例如林德(Linde)法。
根据热力学原理，在焦耳-汤姆逊实验(Joule-Thomsen’s experiment)中系统对环境做功-W=p2V2-p1V1，V1及V2分别为始态和终态的体积。
Q=0，故ΔU=-(p2V2-plV1)；U2+p2V2=U1+p1V1；即H2=H1。
所以焦耳-汤姆孙实验(简称焦汤实验)的热力学实质是焓不改变，或者说它是一个等焓过程(isenthalpic process)。
鉴于1843年,焦耳的自由膨胀实验不够精确,1852年焦耳和汤姆逊设计了一个节流膨胀饰演来观察实际气体在膨胀时所发生的温度变化。
实验如下：在一个圆形绝热筒的中部,置有一个刚性的多孔塞,使气体通过多孔塞缓慢地进行节流膨胀,并且在多孔塞的两边能够维持一定的压力差,实验时,将压力和温度恒定为p1和t1的某种气体,连续地压过多孔塞,使气体在多孔塞右边的压力恒定为p2,且p1>p2.由于多孔塞的孔很小,气体只能缓慢地从左侧进入右侧,从p1到p2的压力差基本上全部发生在多孔塞内,由于多孔塞的节流作用,可保持左室p1部分和右室低压p2的部分压力恒定不变,即分别为p1与p2.这种维持一定压力差的绝热膨胀过程叫做节流膨胀。
焦耳-汤姆逊系数
不同气体在大气压下的焦耳汤姆逊系数
不同气体在大气压下的焦耳-汤姆逊系数，如左图。
焦耳-汤姆逊（开尔文）系数可以理解为为在等焓变化的节流膨胀中（或是焦耳-汤姆逊作用下）温度随压力变化的速率。
表达式如下：
V——表示气体体积；
Cp——表示该气体的等压热容；
α——表示该气体的热膨胀系数。
μJT的国际单位是K/Pa，通常用°C/bar。
当μJ.T是正数是，则气体降温，反之则升温。
大气压下焦耳汤姆逊效应中氦气和氢气通常为升温性质的气体，而大多数气体则是降温，对于理想气体焦耳汤姆逊系数为零，在焦耳汤姆逊效应中既不升温也不降温。
下面我们来推导这个表达式：
前提一：焦耳汤姆逊效应是一个绝热不可逆过程容易推导得出这是一个等焓过程，则dH=O。
前提二：由基础热力学关系式
（将dS用dT和dP表示），则
推导：由于
所以上式可以写成：
再通过Maxwell关系变化式：
则可得到：
于是可得：。