在管道中,气体或液体流经缩孔或阀门时,其流动会受到阻碍,导致在阀门附近形成漩涡、碰撞以及摩擦。为了继续流动,流体必须克服这些阻力,从而在阀门之后形成比阀门之前低得多的压力P2。这种现象,即因局部阻力导致压力显著下降的过程,通常被称作“节流过程”。实际上,流体在管路和设备中流动时,同样会遇到阻力,导致压力有所下降。然而,这种压力的降低幅度并不大,且变化是渐进的。相较之下,节流阀在节流时,压力的降低幅度较大,且变化是突兀的。在节流过程中,流体并未对外做功,同时也可以被视为一个与外界无热量交换的绝热过程。依据能量守恒定律kaiyun全站网页版登录,节流前后的流体内部总能量(即焓)应当保持恒定。然而,构成焓的三个能量组成部分——分子的动能、分子间相互作用的势能以及流动能,各自都有可能发生变动。在节流过程中,压力会下降,质量与体积的比值上升,导致分子间的距离拉大,进而使得分子间相互作用的势能增加。相对而言,流动能的变化通常较小。因此,为了实现能量的转换,我们只能通过降低分子的动能来将其转化为势能。随着分子运动速度的减缓,这一变化在温度的降低上得到了体现。气体经过节流,压力下降导致体积扩张,分子间距拉大,进而使得分子位能上升,动能相应减少。由于分子的动能与温度成正比,故此,通常情况下,气体节流后温度会有所下降。然而kaiyun.ccm,并非所有流体在节流膨胀后都会出现降温现象。以氢气为例,其节流后温度反而会上升。运用气态方程来阐述节流现象并不恰当,因为在该方程的表述中,并未涉及能量变化的考量。实际上,温度的升降与物质的能量紧密相连。在大多数气体的情况下,节流过程本质上是一个减压和膨胀的过程,气体在膨胀过程中对外做功,导致体系内能减少,从而温度下降。然而,对于分子量极小的气体云开·全站体育app登录,这种解释就不再适用了。气体在节流过程中,其温度的上升或下降,是由焦耳-汤姆逊系数以及当前的气体状态(压力P和体积V)共同决定的;换句话说,气体在节流前后的温度变化,需依据其初始状态来判断。例如,氢气和氦气在节流后温度会上升。因此,氢气泄漏具有较高的危险性,其原因是节流时温度的升高可能导致火焰或爆炸的产生。在气体流经节流阀的整个过程中,其压力、温度、流速以及密度都经历了怎样的变化呢?众所周知,节流会导致流体压力下降,然而,人们通常不太关注温度、流速和密度等因素。首先,关于温度,依据热力学原理,压缩过程会释放热量,而膨胀则会吸收热量。换句话说,当流体压力上升时,其自身温度也会随之升高,并需要向外散发热量。反之,当压力下降时,流体的温度也会降低,并需要从外界吸收热量。这一点在气体中表现得尤为突出。因此,在节流过程中,气体的温度会下降。特别是在常温下,气体经过较大程度的节流后,压降越大,温度下降的幅度也越大。现场常常可以看到,节流后的气体管线出现结霜现象,这正是由于这一原理所致。关于流速的变化,液体方面,考虑到压力变化对体积的影响微乎其微,在流量固定的情况下,流速主要取决于管径,亦即流道的横截面积。若节流阀两侧的管径保持一致,流体的流速理应保持稳定。然而,对于气体而言,情况则有所不同。当气体压力降低时,体积必然增大,从而在相同压力下的相对流量增加(尽管实际流量保持不变),导致节流后的流速上升。此外,节流后气体体积的增大也使得密度降低。这种变化体现在气体流经节流阀前后的参数上,具体表现为:压力下降、温度下降、流速上升、密度减小。

