媒体が絞り孔を通過する

この投稿は最後に3983596_FPPZによって2019-7-27 09:13に編集されました。気体の温度はほぼ変わらず、液体も同様です。チョーク時には一部の損失が熱上昇に変わりますが、その影響は極めて小さく、無視できます。 スロットルプレートの位置は、単に運動エネルギー（流速）と圧力エネルギー（圧力）の間の変換と見なすことができ、流体の総エネルギーは基本的に変わらない（損失を無視する場合）。一方、スロットリング後に圧力が低下するのは、スロットリングによって配管内の抵抗が増大し、配管内の各種損失の割合が変化するためであり、それに応じて各部位の圧力や流速も変化する。

二階は間違っています。流量制御による減圧も膨張冷却と呼ばれ、エアコンや冷凍庫の原理はここにあります。

当時もそれを考えましたが、エアコン以外には、絞り弁の後ろで結霜や結露が起きている例は見当たらず、圧力が低すぎて吸熱量が不足しているのでしょうか

それはフロンのような特殊な冷却媒体についてで、気化・液化による吸熱・放熱を利用して冷却するものです。私が言っているのは通常の媒体のことです

ガスや液体が配管内を縮小部やバルブを通過するとき、流れは妨げられ、バルブ付近で流体は渦を巻いたり、衝突したり、摩擦が生じたりする。流体がバルブを通過するには、これらの抵抗を克服しなければならず、その結果、バルブの後方の圧力P2はバルブの前方の圧力P1よりもはるかに低くなる。流れが局所的な抵抗に遭遇することで圧力が大幅に低下するこの過程は、通常「節流過程」と呼ばれる。 実際、流体が配管や装置内を流れるときには、流動抵抗によって圧力が低下することもある。しかし、その圧力の低下は比較的小さく、徐々に変化していきます。一方、スロットルバルブのスロッティング過程では圧力降下が大きく、急激に変化する。 絞り過程において、流体は外部に仕事を出力せず、また外部との熱交換がない断熱過程と見なすことができる。エネルギー保存の法則によれば、絞り前後の流体内部の総エネルギー（エンタルピー）は一定でなければならない。しかし、組成エンタルピーを構成する3つのエネルギー、すなわち分子運動の運動エネルギー、分子間相互作用の位置エネルギー、流動エネルギーのそれぞれは変化する可能性がある。絞りによって圧力が低下し、質量比容積が増大し、分子間の距離が広がり、分子間の相互作用による位置エネルギーが増加する。一方、流動エネルギーは一般的にあまり変わらないため、分子の運動エネルギーを減少させることによってのみ、位置エネルギーに変換するしかない。分子の運動速度が遅くなることは、温度の低下として現れます。 気体が絞られると、圧力が下がるために気体の体積は膨張し、分子間の距離が広がります。その結果、分子間の位置エネルギーは増加し、対応して運動エネルギーは減少します。そして、分子の運動エネルギーの大きさは温度の高低を反映するため、一般的に気体が絞られた後は温度が低下します。 すべての流体が絞り膨張すると冷却されるわけではない。例えば、水素は温度が上がります。 気体状態方程式を用いて絞り過程を説明するのは適切ではない。なぜなら、気体状態方程式の表現にはエネルギーの変化が考慮されておらず、温度の上昇や下降は物質のエネルギーと関連しているからである。 ほとんどの気体において、絞り過程は減圧膨張過程であるため、気体は膨張によって外部に仕事を行い、系の内部エネルギーが低下し、温度も下がる。分子量が非常に小さいガスについては、この説明は適用されない。 気体の場合、絞りによる温度上昇または低下は、ジュール・トムソン係数や現在の状態（P、V）に関連しています；つまり、ガスの絞り温度が下がるか上がるかは、絞り前のガスの状態によって決まります。水素やヘリウムのように、絞り込むと温度が上昇する。 ですから、水素の漏れの危険性が比較的高い理由もこれによるものです。水素のストレーナー温度が上昇すると、火炎や爆発が起こるからです。 流量制御弁の前後で、ガスの圧力、温度、流速、密度はどのように変化するのか。周知の通り、節流後の流体圧力は必ず低下するが、温度や流速、密度についてはあまり注目されないことが多い。まず温度についてだが、熱力学の原理によれば、圧縮すると熱が放出され、膨張すると熱が吸収される。つまり、流体圧力が高くなるとその流体自体の温度も上昇し、外部に熱を放出しなければならず、圧力が低下すると温度も下がり、外部から熱を吸収しなければならない。これは特に気体において顕著であり、そのため節流後の気体の温度は下がる。常温の気体の場合、大幅に節流すると圧力降下が大きくなり、それに伴って温度も大幅に下がる。現場では、節流後の気体配管に結露が見られることがよくあり、これもこの原理によるものである。次に流速の変化についてですが、液体の場合は圧力変化が体積に与える影響を無視できるため、流量が一定のとき、流速は管径、すなわち流路面積によって決まります。もし節流弁の前後で管径が同じであれば、流体の流速は変わらないはずです。しかしガスの場合はそうではありません。ガスの圧力が下がると体積は必然的に増大し、その圧力下での相対流量も増加します（実際の流量は確かに変わりません）。したがって節流後の流速は上昇し、節流後の圧力下での体積が増大するため密度は必然的に減少します。これがガスが節流弁を通過する前後のパラメータの変化、すなわち圧力の低下、温度の低下、流速の上昇、密度の減少です。

その液体はスロットル孔を通過すると温度も下がるのでしょうか

圧力降下は比較的小さく、液体の熱エンタルピーが高いため温度変化は顕著ではないが、位置エネルギーが熱エネルギーに変換されることは確かである。