第八章气体和蒸汽的流动讲义.ppt

流量计算 收缩喷管： 　 根据连续方程，喷管各截面的质量流量相等。但各种形式喷管的流量大小都受最小截面控制，因而通常按最小截面（收缩喷管的出口截面、缩放喷管的喉部截面）来计算流量，即： 缩放喷管： 第八章 气体和蒸汽的流动 代入速度公式可得： 第八章 气体和蒸汽的流动 结论 当A2及进口截面参数保持不变时： 对于渐缩喷管： ?例1、P102 例8-1、2。 第三章 热力学第一定律 喷管和扩压管的截面变化规律 1 气体和蒸汽在喷管中的流速和质量流量 2 气体和蒸汽的绝热节流 3 第八章 气体和蒸汽的流动 OUTLINE 第一定律分析 △h=0 h2=h1 第二定律分析 △s=sg s2＞s1 节流后温度——焦汤系数 △p＜0 s2＜s1 第八章 气体和蒸汽的流动 节流后温度——焦汤系数 △p＜0 s2＜s1 T2 ＞T1 热效应 ＜T1 冷效应 = T1 零效应 焦耳-汤姆逊系数： 第八章 气体和蒸汽的流动 HOME WORK ?P106 习题1、2、8 工程热力学Engineering Thermodynamics 俞 洁 热能工程系23-E207 喷管和扩压管的截面变化规律 1 气体和蒸汽在喷管中的流速和质量流量 2 气体和蒸汽的绝热节流 3 第八章 气体和蒸汽的流动 OUTLINE ? 研究前提 系统：稳定流动工况。 沿流动方向上的一维问题：取同一截面上某参数的平均值作为该截面上各点该参数的值。 可逆绝热过程：流体流过管道的时间很短，与外界换热很小，可视为绝热，另外，不计管道摩擦。 对于理想气体，比热容c=const。 第八章 气体和蒸汽的流动 ? 稳定流动的基本方程式 概念 稳态稳流(稳定流动) 状态不随时间变化 恒定的流量 流体在流经空间任何一点时，其全部参数都不随时间而变化的流动过程。 第八章 气体和蒸汽的流动 几个基本方程 连续性方程 绝热稳定流动能量方程 定熵过程 方程 第八章 气体和蒸汽的流动 (1) 连续性方程 const 由稳态稳流特点 适用于任何工质稳定流动 可逆和不可逆过程 截面面积 气流速度 气体比体积 它描述了流道内的流速、比体积和截面积之间的关系。 结论 对于不可压流体（dv = 0），如液体等，流体速度的改变取决于截面的改变，截面积A与流速wg成反比； 对于气体等可压流，流速的变化取决于截面和比体积的综合变化。 第八章 气体和蒸汽的流动 (2) 绝热稳定流动能量方程 注：增速以降低本身储能为代价 不计位能，无轴功，绝热，则： 适用范围：绝热不作外功的稳定流动过程，任意工质，可逆和不可逆过程。 结论： 气体动能的增加等于气流的焓降。 第八章 气体和蒸汽的流动 * 第八章 气体和蒸汽的流动 (3) 过程方程 = const 可逆绝热过程方程式 适用条件: (1)理想气体 (2)定比热 (3)可逆 微分 注意: 变比热时κ取过程 范围内的平均值。 * 第八章 气体和蒸汽的流动 公式汇总 绝热不作外功的稳定流动过程，任意工质，可逆和不可逆过程。 适用于任何工质稳定流动，可逆和不可逆过程。 理想气体，比热容为定值， 可逆绝热 微元过程： ? 音速方程 微小扰动在连续介质中所产生的压力波的传播速度。 压力波的传播过程 可作定熵过程处理 音速 定义式 定熵过程 理想气体 只随绝对温度而变 音速不是一个固定不变的常数，与气体的性质及其状态有关。 第八章 气体和蒸汽的流动 马赫数：气体的流速与当地音速的比值。 Ma＜1 　亚音速 Ma＝1 　气流速度等于当地音速 Ma＞1 　超音速 第八章 气体和蒸汽的流动 代入 得 第八章 气体和蒸汽的流动 喷 管：流速升高、压力降低的变截面管道； 扩压管：流速降低、压力升高的变截面管道。 结论 　　当流速变化时，气流截面积的变化规律不但与流速的变化有关，还与当地马赫数有关。 第八章 气体和蒸汽的流动 ? 公式汇总 连续性方程： 能量方程： 过程方程： 特征参数方程： 第八章 气体和蒸汽的流动 　Ma1，亚音速流动，dA0，截面收缩； 　Ma=1， 音速流动，dA=0，截面缩至最小； 　Ma＞1，超音速流动，dA0，截面扩张。 对于喷管（dwg 0)时，截面形状与流速间的关系： 第八章 气体和蒸汽的流动 ? 缩放喷管（拉伐尔喷管）： 　　缩放喷管可实现气流从亚音速变为超音速，在喷管最小截面（喉部截面或临界截面）处Ma=1，在临界截面处的参数称为临界参数（以下标cr表示），如： 第八章 气体和蒸汽的流动 　Ma＞1，超声速流动，dA0，截面收缩； 　Ma=1，声速流动，dA=0，截面缩至最小； 　Ma