第4章气体的热力过程.ppt

* (3)若分级m??，则趋于定温 压缩但体积庞大，系统复杂， 可靠性下降，一般2-4级。 (4)定温效率 (5)真空泵的实质也是压气机，是出口压力为恒值——环境压力，进气压力不断降低的压气机。 A455155 o 1 2a T . a 3 . . n n 2 . . . . . (2)分级增多，如4级 . 2b * 4.3.5 叶轮式压气机工作原理 叶轮式压气机 转速高；连续吸，排气，运转平稳；排气量大 没有余隙影响；但每级压比不高。 叶轮式压气机热力学分析 由于排量大，运转快，难冷却，可作绝热压缩考虑。 离心式压气机 轴流式压气机 * 理论耗功 实际耗功 实际多耗功 绝热内效率 理想气体 A451177 A453257 * 4.4 水蒸气的等压过程及绝热过程 4.4.1 概述 过程中状态参数确定——图表或专用程序计算。 功、热量的计算式： 4.4.2 定压过程的热量 * 4.4.3 定熵过程的功 注意：水蒸气绝热过程可有 其中 为经验数字 过热蒸汽 饱和蒸汽 湿蒸汽 水蒸气 ? A423155 A423277 * 4.5 绝热节流 4.5.1 绝热节流 定义：由于局部阻力，使流体 压力降低的现象。 节流现象特点： 1) p2p1； 2) 强烈不可逆，s2s1,I=T0sg 3) h1=h2，但并非等焓过程； 4) T2可能大于等于或小于T1 理想气体T2= T1。 * 4.5.2 节流后的温度变化 ★ 焦耳--汤姆逊系数 （也称节流微分效应） 取决于 降温 升温 不变 * ★ 理想气体节流过程 ★ 水蒸气节流过程 1）节流后温度稍有下降 2） 但少作功 作功能力损失 ？ * 4.5.3 节流现象的工程应用 气体液化 发动机功率调节 孔板流量计，干度计··· ··· 利用μJ，结合实验，建立实际气体微分方程 热网中蒸汽降压 A4501551 A4521552 * 工程中有许多流动问题需考虑宏观动能和位能，特别是喷管内流动过程的能量转换。 4.6 气体在喷管内的流动过程 4.6.1 简化 稳定、一维、可逆、绝热 参数取 平均值 * 1. 连续性方程（质量守恒方程） p1 T1 qm1 cf1 p2 T2 qm2 cf2 4.6.2 稳定流动基本方程 2. 过程方程 注意，若水蒸气，则 * 3. 稳定流动能量方程 忽略 绝热滞止 理想气体： 定比热容 注意：高速飞行体需注意滞止后果，如飞机在–20℃ 的高空以 Ma = 2飞行，其t0= 182.6 ℃。 * 水蒸气： 其他状态参数 4. 声速方程 ？ 注意：（1）声速是状态参数，因此称当地声速。 如空气， （2）水蒸气当地声速 （3） 马赫数 亚声速 声速 超声速 * 4.6.3 喷管内流速变化的条件 1.力学条件 气体在喷管内流速增加，是压力差作用的结果，在流动可逆绝热条件下，导得 力学条件 讨论： 喷管 （2） 是压降，是技术功转换成机械能。 的能量来源 （1） 异号 * 2. 几何条件 将过程方程代入力学条件，结合连续性方程可导得 几何条件 讨论： （1）cf与A的关系还与Ma有关，对于喷管 渐缩喷管 渐扩喷管 渐缩渐扩喷管 * 截面上Ma=1、cf=c，称临界截面 [也称喉部截面]，临界截面上速度达当地音速 称临界压力、临界温度及临界比体积。 （2） 当促使流速改变的压力条件得到满足的前提下： a.收缩喷管出口截面上流速cf2,max=c2（出口截面上音速）； b.以低于当地音速流入渐扩喷管不可能使气流可逆加速。 c.使气流从亚音速加速到超音速，必须采用渐缩渐扩喷管 ——拉伐尔喷管。 * (3)背压pb是指喷管出口截面外工作环境的压力。 正确设计的喷管其出口截面上压力p2等于压pb，但非设计工况下p2未必等于 pb。 归纳： 1）压差是使气流加速的基本条件，几何形状是使流动可逆必不可少的条件； 5） p2未必等于背压pb。 2）气流的焓差（即技术功）为气流加速提供能量； 3）收缩喷管的出口截面上流速小于等于当地音速； 4）拉伐尔喷管喉部截面为临界截面，截面上流速达当地音速 * 4.6.4 喷管内气流流速及流量计算 1. 流速计算及分析 计算式 注意： (1)公式适用范围：绝热、不作功、任意工质； (2)式中h，J/kg；cf，m/s，一般资料提供h，kJ/kg。 2. 流速分析 p2/p0=1，cf2=0，p2/p0下降，c