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节流过程热力学特性及工程计算

2014-11-06宫克勤卢丽冰李晓庆

应用能源技术 2014年7期

宫克勤,施 微,卢丽冰,李晓庆

( 1.东北石油大学土木建筑工程学院,黑龙江大庆 163318;2.黑龙江省防灾减灾及防护工程重点实验室,黑龙江大庆 163318)

0 引 言

流体在管道内流经阀门、孔板等部位时,由于局部阻力的作用,使流体压力降低,这种现象称为节流现象,节流是工程上常见的过程。广义而言,节流过程就是节制流入或流出,通过增大流体阻力来减小流量的过程。因而节流过程不限于气体,对于液体而言,也存在节流现象。由于流体在管道内流动较快,通常散热量可以忽略,所以节流过程常常可简化为绝热节流过程来分析。

流体绝热节流过程与流体绝热膨胀过程是不同的。虽然两个过程都使得流体压力下降体积膨胀,并可以由此获得低温,但是两个过程有本质区别。节流过程流体降压原因是流体在流动过程中遇到阻力导致的,流体的可用能下降,是典型的不可逆过程;而绝热膨胀过程是流体通过体膨胀实现的压力下降,通常可以视为准静态过程或可逆过程,不存在可用能的损失,一般可以输出机械能。

1 节流过程的能量转换分析

流体在管道内发生绝热节流时,由于管道绝热所以流体并不会产生能量损失,只是热力学储存能与宏观能量之间发生转化,导致流体可用能下降。

1.1 节流过程的能量方程

节流过程是典型的不可逆过程。管道内流体在孔口附近发生强烈的扰动及涡流,处于极度不平衡状态(如图1所示),故不能用平衡态热力学方法分析孔口附近的状态。……

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