05JT阀_1K

J-T阀就是焦耳-汤姆逊节流膨胀阀,在DR中完成从4K到1K左右的工作。

porous_plug

上图是一个多孔塞的节流示意图。当气体在管路中遇到突然的体积变化,会因局部阻力产生压力显著下降的等焓节流,在该过程中,热量转化为功,用以克服分子间的作用力(范德华力)。理想气体的关系式由于忽略了任何分子间的作用力,因此无法反映焦耳-汤姆逊效应。)这种在等焓节流前、后温度随压力骤降发生较大变化的现象为焦耳−汤姆逊(J−T)效应。

不过,实际上这种膨胀过程不仅会降温,还可能会升温。我们先扔掉各种热力学公式推导,直接看下图——该过程的温度-压力图。

temperature_pressure

上图中,节流过程始于点w,并沿一条等焓线向左移动,经过x、y到达z,经历了先升温后降温的过程。其中:

  • 温度由上升变为下降的点(极值)叫做转变温度,将所有转变点连起来的线称为转变线(Inversion line)。

  • 转变线与纵轴(温度轴)的上/下交点叫做最大/最小转变温度。

  • 转变线存在一个压力的极点,叫做最大转变压力。

同时,从上图可以知道,该制冷过程存在温度(最大/最小转变温度)和压强(最大转变压力)的限制,是在实际应用中需要考虑的。 下图是一个简单的J-T阀的应用,上升液体为下降液体提供了预冷。

JT_valve