节流过程

简介

节流过程是指流体流动时由于通道截面突然缩小（如孔板、阀门等）而使压力降低的热力过程。 绝热条件下，高压气体经过多孔塞、小孔、通径很小的阀门、毛细管等流到低压一边的稳定流动过程称为节流过程。节流过程也称焦耳-汤姆逊效应，它是一个恒焓过程，指气体通过多孔塞膨胀后所引起的温度变化现象。1852年，英国物理学家J.P.焦耳和W.汤姆孙(即开尔文)为了进一步研究气体的内能，对焦耳气体自由膨胀实验作了改进。 目前在工业上是使气体通过节流阀或毛细管来实现节流膨胀的。 节流过程是气体在节流过程中温度随压强而变化的现象。气体通过多孔塞或节流阀膨胀的过程称为绝热节流膨胀。绝热节流过程是不可逆过程。由于过程在绝热系统中进行，外界做的功等于系统内能的改变，即

式中U为气体的内能，p为压强，V是气体的体积，于是得出

U+p=H是气体的另一状态函数称为焓，前式表示节流前后气体的焓(H)不变。 实验发现，气体在节流前后温度一般要发生变化，同一种气体在不同条件下(不同温度与压强范围)，节流后温度可以升高，可以降低，也可能不变。 为了研究节流后气体温度随压强变化的情况，通常用焦耳-汤姆孙系数

来描述，因为节流前后焓(H)不变，以 表示等焓过程中温度随压强的变化率。气体节流后压强减小，Δp<0，所以，若节流后降温△T<0，则μ>0，称焦耳-汤姆孙正效应。若节流升温△T>0，则μ<0，称焦耳-汤姆孙负效应。若节流前后温度不变，△T=0，称为焦耳-汤姆孙零效应。实际气体节流后温度发生变化，得知气体的内能不仅是温度的函数，还是体积(或压强)的函数。 当气体非常稀薄时，△T→0，可推知理想气体节流前后温度不变，因此，一定量某种理想气体的内能仅仅是温度的函数。