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第5章 气体流动和压缩 一元稳定流动——连续方程 课堂练习 P133： 习题5-1 一元稳定流动——能量方程 一元稳定流动——动量方程 其它方程 课堂练习 P133： 习题5-2 喷管 喷管是利用压力降低使流体增速的管道。 喷管流速与截面变化的关系 思考题 教材P132: 2.为什么渐放形管道也能使气流加速?渐放形管道也能使液体加速吗? 扩压管 扩压管的目的是是气体减速(dc0)提高压力(dp0). 思考题 教材P132: 3.在亚音速和超音速气流中,下列3种管道适宜做喷管还是扩压管? 比较 第16次课结束 气体流经喷管的速度和流量 滞止参数：流速为0时的参数；将具有一定速度的气流在定熵下扩压，使其速度降低为0，此时的参数为滞止参数。用“*”表示 用途：为方便计算，作为喷管进口的数据。 对无摩擦的绝热流动，由动量方程 临界流速（喉部流速） 临界压力比 单原子气体， 双原子气体， 多原子气体， 过热水蒸气， 饱和水蒸气， 临界流速（喉部流速） 流量和最大流量 稳定流动，通常按喉部参数计算流量 滞止参数 滞止焓 滞止温度 滞止压力 滞止比体积 喷管背压 喷管出口的压力称为背压。 思考题 教材P132 4. 作业 教材P133 5-4，5-5 选做 5-6，5-7 必做 本次课结束 例题5-1 空气进入某缩放喷管时的流速为300m/s，压力为0.5MPa，温度450K 求：各滞止参数以及临界压力和临界流速。若出口截面压力为0.1MPa，则出口流速和出口温度各为多少？（按定比热理想气体计算，不考虑摩擦？ 例题5-1 解：空气有关参数，查表 ?0=1.4, cp0=1.005 kJ/(kg.K), Rg =0.2871 kJ/(kg.K) 例题5-1 例题5-1 例5-2 试设计一喷管,流体为空气,已知P*=0.8MPa,T*=290K,喷管出口压力p2=0.1MPa,流量qm=1kg/s(按定比热理想气体计算,不考虑摩擦) 例5-2 解:对空气?0=1.4, 例5-2 例5-2 喷管设计为圆形,喉部及出口直径: 活塞式压气机的压气过程 可能的压气过程 三种压气过程的参数关系 压气机消耗的功 活塞式压气机的压缩过程接近多变过程 活塞式压气机的余隙影响 活塞式压气机的余隙影响 余隙容积VC对理论压气功的影响 余隙容积VC对理论压气功的影响 余隙容积VC对产气量的影响 余隙容积VC对产气量的影响 余隙影响例题 例题(1)有余隙影响 余隙影响例题 本次结束 三种压气过程功的计算 分级压缩中间冷却 两级压缩中间冷却分析 最佳增压比的推导 最佳增压比的推导 最佳增压比的推导 分级压缩的其它好处 分级压缩的级数 例题 例5-3,5-4 此题很简单,直接套用公式计算压气机的参数 要求课外自学 作业 教材P133 5-10,5-11 自选1题 本章课结束 本章到此结束 压气机的设计计算 压气机的设计计算 压气机的校核计算 若题意为渐缩管而不是缩放管，那么出口流速是多少？？？ 由于出口截面压力小于临界压力，因此P2=Pc, c2=cc 缩放形喷管 Why? 出口截面 喉部截面 L Dmin D2 取渐放段锥角为10° 理论压气功(可逆过程) 指什么功 目的：研究耗功，越少越好 技术功wt (1)、特别快，来不及换热。 (2)、特别慢，热全散走。 (3)、实际压气过程是 s T n 对理想气体的多变压缩,定温压缩及定比热定熵压缩过程,压气机消耗的功计算公式见教材P126. 避免活塞与进排气阀碰撞，留有空隙 余隙容积 压缩过程 排气，状态未变 残留气体膨胀 进新气，状态未变 活塞排量 研究VC对耗功和产气量的影响 新气量 产气量 有效吸气容积 设1?2和4?3两过程n相同 功＝面积12341 ＝面积12561－面积43564 余隙对单位产气量耗功不影响 定义容积效率 令 余隙比 工程上一般＝3%~8% 讨论： （1） 一定，c （2） c 和n一定， 极限 已知： 求（1）有余隙时的排气量和耗功 （2）无余隙时的排气量和耗功 解： （1）有效容积 Vh 解：（2）无余隙时的排气量和耗功 最小 重要启示 有一个最佳增压比 省功 省功 省功 欲求w分级最小值， 省功 w分级最小值， 最佳增压比 可证明 若m级 润滑油要求t160~180℃,高压压气机必须分级 省功 分级 降低出口温 多级压缩达到 无穷多级 (1)不可能实现 (2)结构复杂(成本高) 所以，一般采用 2 ~ 4 级压缩 T * * 截面1 qm1, v1 A1, c1 截面2 qm2, v2 A2, c2 任意截面 qm, v A, c qm—质量流量,kg/s; v--比体积,m3