气体和蒸汽的流动.ppt

1。熟练掌握喷管和扩压管的截面变化规律2。熟练掌握气体和蒸汽在喷管中的流速和质量流量3。掌握气体和蒸汽的绝热节流基本要求：第2页,共20页，星期六，2024年，5月气体作一元稳定、可逆、绝热流动应满足：四个方程连续性方程、可逆流动方程、可逆绝热方程、音速方程1、连续性方程2、可逆流动方程3、可逆绝热方程4、音速方程第一节喷管和扩压管的截面变化规律一、气流流通截面变化率方程最终推导得：第3页,共20页，星期六，2024年，5月图8-1喷管截面形状Ma1Ma≤1Ma≥1M1二、喷管截面的变化规律1、当喷管的进口流速为亚音速，Ma2-1为负值，喷管是渐缩型的。2、当喷管的进口流速为超音速，Ma2-1为正值，喷管是渐放型的。3、当气流由亚音速增加到超音速喷管应是缩放型的。该喷管又称为拉伐尔喷管，最小截面处的流动为临界流动。M1M1Ma=1渐缩喷管不能获得超音速气流第4页,共20页，星期六，2024年，5月三、扩压管的截面变化规律1、当扩压管的进口流速为亚音速，扩压管是渐放型的。2、当扩压管的进口流速为超音速，扩压管是渐缩型的。3、当气流由超音速减到亚音时，扩压管应是缩放型的。最小截面处的流动为临界流动。 Ma1Ma≤1Ma1Ma1图8-2扩压管截面形状Ma≥1Ma1第5页,共20页，星期六，2024年，5月一、流速将开口系统稳定流动能量方程应用于喷管：第二节气体和蒸汽在喷管中的流速和质量流量焓值单位为J/kg，速度单位为m/s；该式适用于任意工质的任意绝热过程。第6页,共20页，星期六，2024年，5月对于理想气体适用于理想气体的可逆或不可逆绝热过程。第7页,共20页，星期六，2024年，5月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/p1=0，即出口处为真空时，出口流速达到最大当p2/p1=1时，即进出口没有压差时，流速为零。第8页,共20页，星期六，2024年，5月理想气体绝热过程二、临界速度和临界压力比沿喷管的可逆绝热流动中，气流速度等于当地音速的截面称为“临界截面”。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、Wg,cr临界压力与进口压力之比称为“临界压力比”第9页,共20页，星期六，2024年，5月临界压力比?cr仅与气体的种类有关，适用于理想气体和水蒸汽。水蒸汽的k值取经验数值。单原子气体k=1.67?cr?0.487双原子气体k=1.40?cr?0.528三原子气体k=1.30?cr?0.546过热水蒸汽k=1.30?cr?0.546饱和水蒸汽k=1.135?cr?0.577第10页,共20页，星期六，2024年，5月?cr物理含义：气流的压力下降多少时，流速恰好等于当地音速。它还是判定流动特征的参数。p2/p1?cr,则Ma1，亚音速流动p2/p1?cr,则Ma1，超音速流动根据临界压力比公式可求临界速度第11页,共20页，星期六，2024年，5月三、渐缩喷管在非设计工况下的工作设计工况：P2=Pcr1.背压出口膨胀波：2.背压出口雍塞：非设计工况：第12页,共20页，星期六，2024年，5月四、质量流量（一元稳定流动）1、对于渐缩喷管：出口截面为最小截面理想气体第13页,共20页，星期六，2024年，5月C图8-3流量随p2/p1的变化曲线βcr0p2/p111/2讨论：1、当