单选题
流体流经节流阀前后,()不变。
A
焓值
B
熵值
C
内能
D
压力
答案解析
正确答案:A
解析:
这是一道关于工程热力学中**节流过程(Throttling Process)**的经典题目。以下是详细的解析:
### 核心考点:节流过程的特性
**1. 什么是节流过程?**
流体流经阀门、孔板或多孔塞等局部阻力元件时,由于通道突然缩小,流速增加,压力显著降低的现象称为节流。在工程热力学分析中,通常将节流过程简化为**绝热节流过程**。
**2. 为什么焓值不变?(推导过程)**
根据稳定流动能量方程(忽略动能和势能的变化):
$$ q = \Delta h + w_t $$
其中:
* $q$ 为单位质量流体的换热量。
* $\Delta h$ 为焓变 ($h_2 - h_1$)。
* $w_t$ 为技术功(轴功)。
对于典型的节流阀:
* **绝热**:流体流经阀门的速度很快,与外界换热时间极短,且阀门通常保温或表面积小,因此近似认为 $q \approx 0$。
* **不做功**:节流阀没有运动部件,不对外输出轴功,也不接受外功,因此 $w_t = 0$。
代入方程可得:
$$ 0 = \Delta h + 0 \implies \Delta h = 0 \implies h_1 = h_2 $$
因此,**节流前后流体的焓值保持不变**。这也是节流过程被称为**等焓过程**的原因。
### 选项分析
* **A. 焓值(正确)**
如上所述,绝热节流过程是一个等焓过程,$h_1 = h_2$。
* **B. 熵值(错误)**
节流过程是一个典型的**不可逆过程**(存在摩擦、涡流等耗散效应)。根据热力学第二定律,绝热不可逆过程的熵必然增加,即 $s_2 > s_1$。
* **C. 内能(错误)**
焓的定义是 $h = u + pv$。虽然 $h$ 不变,但在节流过程中,压力 $p$ 降低,比容 $v$ 通常增大(对于气体),$pv$ 项发生变化,因此内能 $u$ 通常也会发生变化。对于理想气体,温度不变则内能不变;但对于实际气体,由于焦耳-汤姆逊效应,温度可能改变,内能也随之改变。即便对于理想气体,内能不变是因为温度不变,但这只是特例,而“焓值不变”是节流过程的普遍定义特征。
* **D. 压力(错误)**
节流的主要目的和特征就是**产生压降**。流体经过节流阀后,压力必然降低,即 $p_2 < p_1$。
### 结论
流体流经节流阀前后,**焓值**不变。
故正确答案为:**A**
相关知识点:
节流阀前后焓值不变
题目纠错
化工总控工理论题库
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