[科普中国]-绝热膨胀产冷

膨胀机绝热膨胀产冷就是压缩空气经预冷后进入膨胀机，在绝热条件(理想条件)下进行膨胀，同时输出外功，使排出膨胀机的气体压力和温度都降低。1

绝热膨胀产冷原理①压缩空气在没有与外界热量交换的条件下膨胀，带动发电机或风机，以消耗压缩空气的内能；

②空气在绝热膨胀过程中，分子间的平均距离增大，分子间的位能就增加，但由于外界无能量给分子，分子位能的增加只能靠分子动能的减少来实现。而分子动能减少，气体温度就降低。

上述两点都使空气膨胀后温度降低。所以绝热等熵膨胀总是使空气降温并产生冷量。在生产实践中,由于工质在膨胀机中流动存在许多能量损失,同时外界的热量总要传进工质及机器中来,所以工质膨胀的实际过程是偏离绝热等熵膨胀过程的。1

等焓节流与绝热膨胀的比较工质节流前后的焓值不变,总的能量不变,但动能减少,位能增加,即动能转化为位能,使工质温度下降。没有输出功,和外界没有能量转移,所以节流过程本身并不产生冷量。压缩空气节流效应产冷是空气(工质)在等温压缩时被冷却水带走的一部分热量,通过节流表现出来。所以工质等温压缩时能量的转移是节流效应产生的主要原因。节流是体现产冷的条件。

工质经膨胀机膨胀后，总的能量减少了，减少的能量转移到外界，即输出功，这就是产冷。同时由于工质体积膨胀，部分动能转化为位能，使工质温度下降。工质经膨胀机后既产冷又降温。2

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何星 - 副教授 - 上海交通大学