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  • 1 # stzgm32456

    當氣體或液體在管道內流過一個縮孔或一個閥門時,流動受到阻礙,流體在閥門處產生漩渦、碰撞、摩擦。流體要流過閥門,必須克服這些阻力,表現在閥門後的壓力P2比閥門前的壓力P1低得多。這種由於流動遇到區域性阻力而造成壓力有較大降落的過程,通常稱為“節流過程”。 實際上,當流體在管路及裝置中流動時,也存在流動阻力而使壓力有所降低。但是,它的壓力降低相對較小,並且是逐漸變化的。而節流閥的節流過程壓降較大,並是突然變化的。 在節流過程中,流體既未對外輸出功,又可看成是與外界沒有熱量交換的絕熱過程,根據能量守恆定律,節流前後的流體內部的總能量(焓)應保持不變。但是,組成焓的三部分能量:分子運動的動能、分子相互作用的位能、流動能的每一部分是可能變化的。節流後壓力降低,質量比容積增大,分子之間的距離增加,分子相互作用的位能增大。而流動能一般變化不大,所以,只能靠減小分子運動的動能來轉換成位能。分子的運動速度減慢,體現在溫度降低。 當氣體節流後,由於壓力降低,氣體體積膨脹,分子間的距離增大,分子間的位能增加,相應的動能減小,而分子的動能大小可反映出溫度的高低,所以,一般情況下,氣體節流後溫度總是有所降低。 並不是所有流體節流膨脹後會降溫的。比如氫氣會升溫。 用氣態方程解釋節流過程是不合適的,因為氣態方程的表達中,沒有考慮能量的變化,而溫度的升高與降低,是與物質的能量相關的。 對於大部分氣體,由於節流過程是一個減壓膨脹過程,這時氣體透過膨脹對外作功,體系內能降低,溫度也就下降了。對於分子量非常小的氣體,則不適用此解釋。 對於氣體來說:節流的溫度升高還是降低,跟焦耳湯姆遜係數有關,跟目前的狀態有關(P,V);即氣體節流溫度降低和升高要看節流前氣體狀態。如氫氣和氦氣,節流後溫度增加的。 所以氫氣的洩露危險性比較高的原因也是因為這樣。因為氫氣節流溫度升高產生火焰或者爆炸。 氣體流過節流閥前後,氣體的壓力、溫度、流速、密度是怎樣變化的。眾所周知,節流後流體壓力必定降低,但溫度、流速以及密度估計很少有人關心,首先說溫度,根據熱力學原理,壓縮放熱,膨脹吸熱,也就是流體壓力增高其本身的溫度也要升高,要向外釋放熱量,壓力降低,本身溫度降低,要吸收外界熱量,對於氣體尤為明顯,因此節流後,氣體的溫度會降低,對於常溫下的氣體,經過較大程度的節流後,壓降大則溫度降低的多,現場常會發現節流後的氣體管線有結霜現象,就是這個道理。再說流速的變化情況,對於液體,因可以忽略其壓力變化對體積造成的影響,流量一定的情況下,流速是與管徑,也就是流道面積決定的,如果節流閥前後管徑相同,則流體流速應該不變,對於氣體則不然,由於氣體的壓力變小、體積必然增大也就是在此壓力下的相對流量要增大(實際流量肯定是不變的),因此其節流後的流速增大,在節流後壓力下的體積增大,密度必然減小,這就是氣體流經節流閥前後引數的變化,即:壓力降低、溫度降低、流速增大、密度減小。

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