《化工热力学》课程教学资源（PPT课件）第七章 压缩、制冷与蒸汽动力循环

主讲：龙小柱流体进行节流膨胀，由于压力变化而引起的温度变化称为节流效应或Joule-thomson效应。节流时微小压力的变化所引起的温度变化，称为微分节流效应。数学式为：avaaT(7-6)Lap(1)理想气体理想气体能aT否用作制冷=0u,op剂?Y理想气体在节流过程中温度不发生变化不能用于制冷。是否可以制热？

❖ 流体进行节流膨胀，由于压力变化而引起的温度 变化称为节流效应或Joule-thomson效应。节流 时微小压力的变化所引起的温度变化，称为微分 节流效应。数学式为： p p H J C V T V T p T  −        =            = (7-6) （1） 理想气体 = 0           = H J p T  理想气体在节流过程中温度不发生变化； 不能用于制冷。 是否可以制热？

主讲：龙小柱（2）真实气体只有μ>0的气体山0节流后温度降低，制冷。才能作为制冷剂山=O节流后温度不变。，制热。山O节流后温度升高，转化点转化温度转化曲线600N2,<0TK定焙线温度升高400u>0温度降低1TPt.Pi,T.200制冷区制热区转化曲线Ha/m=0轨连线=OtyHe020401)P/MPa图7-8不同气体的转化曲线图7-7节流效应的T-P图利用转化曲线可以确定节流膨胀后获得低温的操作条件

（2）真实气体 μJ﹥0 节流后温度降低，制冷。 μJ = 0 节流后温度不变。 μJ﹤0 节流后温度升高，制热。 转化点 转化温度 转化曲线 J 图7-7 节流效应的 T-P图 图7-8 不同气体的转化曲线 利用转化曲线可以确定节流膨胀后获得低温的操作条件

主讲：龙小柱积分节流效应：实际节流时，压力变化为一有限值，由此所引起的温度变化称为积分节流效应。△T=T-T=( ,dp(7-7)PiP1工程上，积分节流等恰线TP2效应△T可直接利用热力学图求得，T1S/极为简便，见图7-9。T24T27.2.2绝热作外功膨胀图7-9节流效应及等摘膨胀效应在T-s图上的表示气体从高压向低压作绝热膨胀时，若通过膨胀机来实现，则可对外作功，如果过程是可逆的，称为等透平膨胀机膨胀：特点是膨胀前后值不变

积分节流效应： 实际节流时，压力变化为一有限值，由此所引起的温度变化称为积分节流效应。 2 1 2 1 d p H J p  = − = T T T p  （7-7） 图7-9 节流效应及等熵膨胀效应在T-s 图上的表示 工程上，积分节流 效应ΔTH 可直接利 用热力学图求得， 极为简便，见图7-9。 7.2.2 绝热作外功膨胀 气体从高压向低压作绝热膨胀时，若通过膨胀机来 实现，则可对外作功，如果过程是可逆的，称为等 熵膨胀；特点是膨胀前后熵值不变。 透平膨胀机

主讲：龙小柱等摘膨胀时，压力的微小变化所引起的温度变化，由图7-9可以明显看出，称为微分等膨胀效应系数，以us表示。△Ts>ATav，这是工业上将其用于大aTOT中型气体液化装置中，做大(7-8)ls幅度降温用的原因。opC气体进行等熵膨胀时，对外做功，膨胀后气体的温度总是下降，是吗？为什么？膨胀过程：状态1→2【P:高→低积分等熵膨胀效应V：小→大气体等膨胀时，压力变化为一有限值，所引1.P,V,T>0或dS=0高→低起的温度变化，称积分等膨胀效应TM=0,不变以<0,低→高(7-9)AT=T-T=[usdpDi2.状态能量：高→低3过程作功量：有人认为节流膨胀和绝热作外功膨胀绝热作外功膨胀>节流膨胀都能获得冷效应4降温程度和制冷量：且适用于任何3气体。你以绝热作外功膨胀>节流膨胀为如何？

等熵膨胀时，压力的微小变化所引起的温度变化， 称为微分等熵膨胀效应系数，以 μs 表示。 p p S S C T V T p T         =            = (7-8) 气体进行等熵膨胀时，对外做功，膨胀后气体的 温度总是下降,是吗？为什么？ 积分等熵膨胀效应 气体等熵膨胀时，压力变化为一有限值，所引 起的温度变化，称积分等熵膨胀效应 2 1 ' 2 1 d p S S p  = − = T T T p  (7-9) 由图7-9可以明显看出， ΔTs>ΔTH ，这是工业上将其用于大 中型气体液化装置中，做大 幅度降温用的原因

主讲：龙小柱表7-1节流膨胀与绝热作外功膨胀优缺点比较膨胀类型节流膨胀绝热做外功膨胀特点△S-0△H=0T小/制冷量小△Ts大/制冷量大△ T与制冷量个别气体需预冷，不需预冷，任何预冷方能使温度下降气体温度均下降作功WsWs=0Ws >0设备、操节流阀/结构简单膨胀机/结构复杂作、投资/操作方便/投资小/操作较复杂/投资大流体相态汽液两相区、液相区不适于出现液滴的场合应用普冷、小型深冷大、中型的气体液化由于两种膨胀各具有优、缺点，工程上常将两种膨胀结合并用

由于两种膨胀各具有优、缺点，工程上常将两种膨胀结合并用。 膨胀类型 节流膨胀 绝热做外功膨胀 特 点 ΔH=0 ΔS=0 ΔT 与制冷量 ΔTH 小/制冷量小 ΔTs 大/制冷量大 预 冷 个别气体需预冷， 方能使温度下降 不需预冷，任何 气体温度均下降 作功 Ws Ws=0 Ws >0 设备、操 作、投资 节流阀/结构简单 /操作方便/投资小 膨胀机/结构复杂 /操作较复杂/投资大 流体相态 汽液两相区、液相区 不适于出现液滴的场合 应 用 普冷、小型深冷 大、中型的气体液化 表7-1 节流膨胀与绝热作外功膨胀优缺点比较