वह प्रक्रिया जिसमें उच्च दाब वाले तरल पदार्थ को एक संकीर्ण संकुचन से गुजारा जाता है, कहलाती है:

अवधारणा:

वह प्रक्रिया जिसमें उच्च दबाव वाले तरल पदार्थ को एक संकीर्ण संकुचन से गुजारा जाता है, थ्रॉटलिंग प्रक्रिया कहलाती है।

थ्रॉटलिंग प्रक्रिया में, तरल पदार्थ को किसी प्रतिबंध, जैसे कि आंशिक रूप से बंद वाल्व, छिद्रयुक्त प्लग, या केशिका ट्यूब, के माध्यम से बलपूर्वक गुजारा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप दबाव में महत्वपूर्ण गिरावट आती है।

थ्रॉटलिंग प्रक्रिया की विशेषताएं:

1. स्थिर एन्थैल्पी (आइसेन्थैल्पिक प्रक्रिया): थ्रॉटलिंग से पहले और बाद में तरल पदार्थ की एन्थैल्पी एक समान रहती है। इसे \( h_1 = h_2 \) के रूप में व्यक्त किया जाता है, जहाँ \( h_1 \) और \( h_2 \) क्रमशः थ्रॉटलिंग से पहले और बाद में विशिष्ट एन्थैल्पी हैं।

2. दबाव पात: थ्रॉटलिंग की प्राथमिक विशेषता यह है कि जब तरल पदार्थ संकुचन से गुजरता है तो दबाव में पर्याप्त गिरावट आती है।

3. तापमान परिवर्तन: थ्रॉटलिंग के दौरान तापमान परिवर्तन तरल पदार्थ की प्रकृति और उसकी प्रारंभिक स्थितियों पर निर्भर करता है। अधिकांश गैसों के लिए, तापमान घटता है, जिसे जूल-थॉमसन प्रभाव के रूप में जाना जाता है। हालाँकि, कुछ तरल पदार्थों के लिए, तापमान बढ़ सकता है या स्थिर रह सकता है।

4. कोई कार्य नहीं किया गया: थ्रॉटलिंग प्रक्रिया के दौरान तरल पदार्थ द्वारा या उस पर कोई कार्य नहीं किया गया, क्योंकि आयतन में कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं हुआ, जिसके परिणामस्वरूप कार्य हुआ।

5. कोई ऊष्मा स्थानांतरण नहीं: यह प्रक्रिया रुद्धोष्म है, अर्थात इसमें आसपास के वातावरण के साथ कोई ऊष्मा विनिमय नहीं होता।

अनुप्रयोग:

थ्रॉटलिंग प्रक्रियाओं का उपयोग विभिन्न इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:

- प्रशीतन और वातानुकूलन प्रणालियां: इन प्रणालियों में, प्रशीतक के दबाव को कम करने के लिए विस्तार वाल्व या केशिका ट्यूबों में थ्रॉटलिंग प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है, जो शीतलन प्रभाव को प्राप्त करने में मदद करता है।

- गैस वितरण: पाइपलाइनों में गैसों के दबाव को नियंत्रित करने के लिए थ्रॉटलिंग का उपयोग किया जाता है।

- स्टीम टर्बाइन: टर्बाइनों में भाप के प्रवाह और दबाव को नियंत्रित करने के लिए थ्रॉटलिंग वाल्व का उपयोग किया जाता है।

उदाहरण:

एक प्रशीतन चक्र पर विचार करें जहां एक प्रशीतक एक थ्रॉटलिंग प्रक्रिया से गुजरता है। उच्च दबाव वाला तरल प्रशीतक एक विस्तार वाल्व या केशिका ट्यूब में प्रवेश करता है, जहाँ यह वाष्पक दबाव के लिए दबाव में कमी से गुजरता है। महत्वपूर्ण दबाव में कमी के बावजूद, एन्थैल्पी स्थिर रहती है। इसके परिणामस्वरूप प्रशीतक का आंशिक वाष्पीकरण होता है, जिससे कम तापमान पर तरल और वाष्प का मिश्रण बनता है, जो वाष्पक में आसपास के वातावरण से गर्मी को अवशोषित कर सकता है, जिससे शीतलन प्रभाव पैदा होता है।

गणितीय निरूपण:

थ्रॉटलिंग प्रक्रिया से गुजरने वाली एक आदर्श गैस के लिए, एन्थैल्पी स्थिर रहती है:

\( h_1 = h_2 \) ₂

जहाँ:

- \( h \) द्रव की विशिष्ट एन्थैल्पी है।

व्यावहारिक रूप में, तरल पदार्थ की एन्थैल्पी को तरल पदार्थ के विशिष्ट गुणों को ध्यान में रखते हुए, ऊष्मागतिकी सारणी या अवस्था समीकरणों का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है।

जूल-थॉमसन गुणांक:

जूल-थॉमसन गुणांक ( \( \mu_{JT} \) ) एक वास्तविक गैस के तापमान में परिवर्तन को इंगित करता है जब यह स्थिर एन्थैल्पी पर थ्रॉटलिंग प्रक्रिया से गुजरता है:

\( \mu_{JT} = \left( \frac{\partial T}{\partial P} \right)_H \)

- यदि \( \mu_{JT} > 0 \) , तो थ्रॉटलिंग के दौरान तापमान कम हो जाता है।

- यदि \( \mu_{JT} < 0 \) , तो थ्रॉटलिंग के दौरान तापमान बढ़ जाता है।

- आदर्श गैसों के लिए, \( \mu_{JT} = 0 \) , तथा कोई तापमान परिवर्तन नहीं होता है।

निष्कर्ष:

थ्रॉटलिंग प्रक्रिया ऊष्मागतिकी और द्रव यांत्रिकी में एक महत्वपूर्ण अवधारणा है, विशेष रूप से दबाव विनियमन और प्रशीतन चक्रों से जुड़े अनुप्रयोगों में। इसकी प्राथमिक विशेषता निरंतर एन्थैल्पी स्थिति है, जो द्रव के गुणों के आधार पर दबाव में गिरावट और संभावित तापमान परिवर्तन की ओर ले जाती है।