為使空氣液化，先要獲得低溫，工業(yè)下常用兩種方法，即空氣通過節(jié)流閥或膨脹機(jī)的膨脹制冷獲得低溫，甚至液化。這兩種方法是以氣體的膨脹為基礎(chǔ)，已應(yīng)用在氣體的分離和液化技術(shù)以及氣體制冷機(jī)中。

節(jié)流效應(yīng)

通常把高壓流體流經(jīng)管道中的小孔后壓力顯著降低的過程稱為節(jié)流。節(jié)流徑越小，則局部力越大，節(jié)流前后的壓力變化也越大。反之，就越小。在實(shí)際工作中，為了便于調(diào)節(jié)，通常用節(jié)流閥代替固定的節(jié)流孔。

氣體在節(jié)流時(shí)，既無能量輸出，也無能量輸入，所以氣體節(jié)流前后的能量保持不變，即節(jié)流前后的焓值相等。這是節(jié)流過程的基本特點(diǎn)，因此節(jié)流過程可看作是近似的絕熱過程。實(shí)際氣體的焓值是溫度和壓力的函數(shù)，所以實(shí)際氣體節(jié)流后的溫度是發(fā)生變化的，這種現(xiàn)象稱做焦耳湯姆遜效應(yīng)。

膨脹效應(yīng)

高壓氣體等熵膨脹時(shí)向外輸出機(jī)械功，這樣消耗了大量的氣體內(nèi)能（焓值減?。?。另外，還由于膨脹時(shí)氣體體積增大，分子距離也要增大，但是分子間有吸引力，為了克服分子間的吸引力又要消耗氣體分了的一些動(dòng)能 （動(dòng)能減?。?。這樣氣體分子的內(nèi)能和動(dòng)能在等膨脹時(shí)大量消耗，從而降低了氣體溫度。所以等膨脹后，氣體溫度總是下降的。

節(jié)流膨脹比較

氣體等熵膨脹，無論從溫度效應(yīng)及制冷量來看，比節(jié)流有效得多。除此之外，等熵膨脹還可以回收膨脹功，因而可提高循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。在實(shí)用方面，節(jié)流過程用節(jié)流閥，結(jié)構(gòu)比較簡單，也便于調(diào)節(jié)；而等熵膨脹則用膨脹機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且膨脹機(jī)存在效率問題，不可能實(shí)現(xiàn)等熵膨脹過程。

因而能得到的溫度效應(yīng)及制冷量比理論值要小，這就使等膨脹過程的優(yōu)點(diǎn)有所減弱。節(jié)流閥可以在氣液兩相區(qū)工作，即節(jié)流閥出門可以允許有很大的帶液量，但帶液的兩相膨脹機(jī)的帶液量不能太大。因此，節(jié)流和等膨脹的這兩個(gè)過程，在空分設(shè)備中都有應(yīng)用，空氣液化的選擇，將依具體條件而定。