上海交通大学：《低温原理及应用》课程教学资源（课件讲稿）第03讲 低温的获得方法

上游充通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 低温原理及应用 第三讲低温的获得方法 2018年春季 黄永华、王如竹 六漏 答疑： 邮箱huangyh@sjtu.edu.cn;电话：34206295 rzwang@sjtu.edu.cn;电话：34206548 或预约办公室：机动A楼432室 1896

低温原理及应用 第三讲 低温的获得方法 答疑: 邮箱 huangyh@sjtu.edu.cn ; 电话: 34206295 rzwang@sjtu.edu.cn; 电话:34206548 或预约 办公室：机动A楼432室 2018年春季 黄永华 、王如竹

低温制冷的方法 ,一、节流：焦耳-汤姆逊效应 ·二、绝热膨张 ·三、绝热放气 ·四、低温制冷机循环

低温制冷的方法 • 一、节流：焦耳-汤姆逊效应 • 二、绝热膨胀 • 三、绝热放气 • 四、低温制冷机循环

节流过程表征 开口系能量平衡方程 假设：稳态，绝热，忽略动能和势能变化 节流h=h2,不可逆（摩擦阻力损耗），节流后 熵必定增加。 ·中间过程非等焓，但阀进出口两点处在等焓线上。 图1-7节流现象 :2 9 bar 26°C 0°C -10C 12 ,P怎么变化？

节流过程表征 • 开口系能量平衡方程 假设：稳态，绝热，忽略动能和势能变化 • 节流 h1 =h2 ，不可逆（摩擦阻力损耗），节流后 熵必定增加。 • 中间过程非等焓，但阀进出口两点处在等焓线上。 T, P怎么变化？

节流实现形式： 节流阀门 多孔塞 Porous plug Partially open valve 小孔 毛细管 P1 P2

节流实现形式： 多孔塞 节流阀门 小孔 毛细管

焦耳一汤姆逊(J-T)效应 ,一般蒸汽压缩制冷系统，过冷液体节流生成气液 混合物； 低温制冷机，气体压缩后处在常温高压单相，节 流可能出现降温，形成低温低压气液混合物。 理想气体的焓值仅是温度的函数，所以气体节流 时温度保持不变，而实际气体的焓值是温度和压 力的函数，节流后温度一般会发生变化

焦耳－汤姆逊(J-T)效应 • 一般蒸汽压缩制冷系统，过冷液体节流生成气液 混合物； • 低温制冷机，气体压缩后处在常温高压单相，节 流可能出现降温，形成低温低压气液混合物。 • 理想气体的焓值仅是温度的函数，所以气体节流 时温度保持不变，而实际气体的焓值是温度和压 力的函数，节流后温度一般会发生变化

实际气体的等焓节流膨胀 焦耳一汤姆逊系数 h=const Hn =(p) 转化曲线 >0 =0,转化曲线 温度下降 0,节流后温度降低 <0,流后温度升高 压力p

实际气体的等焓节流膨胀 焦耳－汤姆逊系数 h JT ) P T (     =0，转化曲线 0，节流后温度降低 >0 <0

焦耳一汤姆逊效应 h=fP,1) 节流时，dh=0所以 =第=-0(： -(r+(学T+-w 0:=((第=0-I

焦耳－汤姆逊效应 h= f(P T) ， 节流时 ，dh = 0 所以 ( ) ( ) / ( ) h T p JT T h h P P T          

焦耳一汤姆逊效应 → A2r- 对于理想气体 v=RT/p R PT rr宁-@

焦耳－汤姆逊效应 对于理想气体   RT p/

实际气体的以T ·通过实验来建立 ·例如对于空气和氧，在P<15×103kPa时， .-a6,(y 式中，a。、b。是实验常数，对于 空气：a。=2.73×103;b。=0.085×10-6: 氧气：a=3.19×103；b。=0.884×106

实际气体的 • 通过实验来建立 • 例如对于空气和氧，在P<15×103 kPa时， JT

节流过程的物理实质 当T( 是加>w时n >0,节流时温度降低： 当T( )。=U时，4r=0,节流时温度不变： 当T()。<v时，4r0,节流时温度升高。 为什么会产生上述三种情况呢？ 用气体在节流过程中能量转化来解释

节流过程的物理实质 为什么会产生上述三种情况呢？ 用气体在节流过程中能量转化来解释