[工学]工程热力学课件7气体蒸汽流动.ppt

第七章 气体和蒸汽的流动 工程热力学 1、换热器 2、喷管和扩压管 喷气发动机 飞机尾部喷管 一元稳定流动 在声速公式中，κ的选取： 截面上Ma=1，cf,cr=c，称临界截面[也称喉部截面]，临界截面上速度达当地音速?。 第三节：有摩阻的绝热流动 节流阀 汤姆逊在实验室 作业 第4版：P264－265 习题：4、9 （提示：废气当作空气处理） 、10 如为理想气体可逆绝热流动： 适用于理想气体的可逆绝热过程 当 p2 = 0，即出口处为真空时，出口流速达到最大 当 p2 / p0 = 1时，即进出口没有压差时，流速为零。 在初态确定的条件下： 此速度实际上是达不到的，因为压力趋于零时比体积趋于无穷大。 2、分析 　　临界截面上的温度、压力、速度分别称为临界温度、临界压力、临界速度。 Tcr 、 Pcr 、 cf,cr 临界压力与滞止压力之比称为“临界压力比” Ma1 Ma1 Ma=1，临界截面 二、临界速度和临界压力比 理想气体绝热过程 临界压力与滞止压力之比称为“临界压力比” 临界压力比 仅与气体的种类有关，适用于理想气体和水蒸汽。水蒸汽的κ 值取经验数值。 单原子气体 　　κ =1.67 ?0.487 双原子气体 　　κ =1.40 ?0.528 三原子气体　　 κ =1.30 ?0.546 过热水蒸汽 　　κ =1.30 ?0.546 饱和水蒸汽 　　κ =1.135 ?0.577 物理含义：气流的压力下降多少时，流速恰好等于当地声速。它还是判定流动特征的参数。 p2 / p0 , 则Ma 1，亚声速流动 p2 / p0 , 则Ma 1，超声速流动 根据临界压力比公式可求临界速度（幻灯片30）： 三、质量流量的计算分析（一元稳定流动） 收缩喷管： 缩放喷管： 　 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： 1、对于渐缩喷管：出口截面为最小截面 其中： C 流量随 p2 / p0的变化曲线 0 p2 / p0 1 0.5 讨论： 1、当 p2 / p0 = 1，质量流量为零，流不动，如图中点A。 B 2、当 p2 / p0下降时，质量流量增加，当压力比达到临界压力比时，质量流量达到最大值。如图中点B。 3、当p2 / p0 再下降时，尽管从力学条件上气流可达到超音速，对于渐缩喷管而言，其几何形状限制了气流的膨胀。出口截面上的压力仍为pcr ，流量为最大流量。实际按BC变化。 A 2、对于缩放喷管：临界截面为最小截面 对于理想气体，由临界压力比及绝热过程方程得： 由于缩放喷管在喉口处已达到临界状态，质量流量始终保持最大流量不变。（注意：质量守恒） 例1 废气涡轮中渐缩喷管出口截面积A2=200cm2，背压P2’=0.11MPa，喷管入口燃气压力P1=0.2MPa，温度t1=400°C燃气具有空气性质，试求喷管出口截面处的流速和质量流量。 解: 首先判断背压是大于还是小于临界压力： 。 忽略 cf1，即认为cf1＝0 背压大于临界压力，故 略去入口流速： 解: 例题：已知喷管（第一定律的例题，为什么可以略去cf1） 求 cf2 = ? 例2 渐缩喷管出口截面积A2=3cm2，背压P2’=0.5MPa，喷管入口空气压力P1=1MPa，温度t1=700°C，试求喷管出口截面处的流速和质量流量。 解 首先判断背压是大于还是小于临界压力： 背压小于临界压力，故 。出口处为临界状态 忽略 cf1，即 认为cf1＝0 　　由于存在摩擦，实际流动是不可逆过程，过程中存在耗散，部分动能转化成热能，并被气流吸收。 焓的增加量等于动能的减小量。 由能量方程式得： 绝热 速度系数φ： 能量损失系数ξ： 工程上表示气流出口速度下降和动能减小的两个系数： 绝热节流装置 第四节 气体和蒸汽的绝热节流 孔口附近流速变化剧烈 节流—流体流经通道突然缩小的截面后发生压力降低的现象。 工程上常利用