第八章 气体与蒸气的流动.ppt
第八章第八章 气体和蒸气流动气体和蒸气流动气体、蒸汽在管路设备中气体、蒸汽在管路设备中的流动的流动喷管、扩压管、阀门、喷管、扩压管、阀门、孔板等孔板等8-1 稳定流动的基本方程式稳定流动的基本方程式2211一、一、连续性方程连续性方程对方程微分、整理后得：对方程微分、整理后得：二、稳定流动能量方程式二、稳定流动能量方程式对于微元过程可写成：对于微元过程可写成：任一截面上气体的焓和动能之和恒为任一截面上气体的焓和动能之和恒为常数：常数：对于理想气体，并且比热容为定值，则：对于理想气体，并且比热容为定值，则：滞止温度滞止温度思考：思考：1.飞机迎风面的温度飞机迎风面的温度？2.温度测量应注意什温度测量应注意什么？么？理想气体的滞止压力：理想气体的滞止压力：p和和T为任一截面上的为任一截面上的压力和温度。压力和温度。对于水蒸汽对于水蒸汽：x=1h1h010t1p1hsO三、过程方程式三、过程方程式对方程微分后得：对方程微分后得：四、声速方程四、声速方程声速：微弱扰动在连续介质中所产生声速：微弱扰动在连续介质中所产生 的压力波传播的速度。的压力波传播的速度。气体介质中，压力波传播近似可看作气体介质中，压力波传播近似可看作定熵过程。即：定熵过程。即：对于理想气体：对于理想气体：气体流速与当地声速之比马赫数1 1 1 超音速超音速8-2 促使流动改变的条件促使流动改变的条件流道截面积的变化与气体流道截面积的变化与气体体积变化相配合，就可减体积变化相配合，就可减小气体膨胀的不可逆性。小气体膨胀的不可逆性。微分形式：微分形式：将马赫数代入，得：将马赫数代入，得：二、几何条件二、几何条件将将代入力学条件，得：代入力学条件，得：将连续性方程代入上式，得：将连续性方程代入上式，得：Ma1 Ma1 亚音速亚音速:dAdA01 Ma1 超音速超音速:dAdA00dA的正负取决于比体积的正负取决于比体积 的的增长率和速度增长率和速度 增长率增长率喷管喷管喷管临界截面临界截面喉部截面是从喉部截面是从Ma1的转的转换面换面临界截面（临界截面（Ma=1)扩压管扩压管括压管括压管8-3 喷管的计算喷管的计算一、流速一、流速计算及其分析计算及其分析1、流速、流速计算的公式计算的公式任意截面：任意截面：出口截面：出口截面：入口速度入口速度cf1较小时，可忽略较小时，可忽略2.状态参数对流速的影响状态参数对流速的影响或或最大流速最大流速1cfcf,maxp2/p1等于等于1时，气体时，气体不流动，流速为零；不流动，流速为零；p2/p1趋于零时，流速趋于零时，流速达到最大。实际上达不达到最大。实际上达不到（到（v趋于无穷大，截趋于无穷大，截面积趋于无穷大）。面积趋于无穷大）。3.临界压力比临界压力比临界截面上的流速：临界截面上的流速：等于当地音速：等于当地音速：3.临界压力比临界压力比将将代入得：代入得：cr=pcr/p0为临界压力比，则得：为临界压力比，则得：简化后得：简化后得：取值见课本取值见课本P.241将临界压力比公式代入流速公将临界压力比公式代入流速公式，得临界流速：式，得临界流速：对于理想气体：对于理想气体：二、流量计算二、流量计算或或最大流量最大流量三、喷管外形选择和尺寸计算三、喷管外形选择和尺寸计算1.1.外形选择外形选择外形根据外形根据背压背压（喷管出口外界压力喷管出口外界压力）选择：）选择：p pb b p pcrcr：亚音速，亚音速，渐缩喷管渐缩喷管P Pb b p pcrcr：Ma1Ma1Ma1时，超音速，渐扩。时，超音速，渐扩。缩放喷管缩放喷管2.尺寸计算尺寸计算渐缩喷管：计算渐缩喷管：计算出口截面积出口截面积A A2 2缩放喷管：计算最小截面和出口截面及缩放喷管：计算最小截面和出口截面及扩展部分长度：扩展部分长度：缩放喷管缩放喷管ldmin8-4 背压变化时喷管内背压变化时喷管内流动过程分析流动过程分析1.1.渐缩喷管渐缩喷管pbpcrpb=pcrpbp2pb=p2pbp2p2为原设计压力p2为原设计压力为原设计压力 8-48-4有摩阻的绝热流动有摩阻的绝热流动这一流动方程也适用于不可逆的绝热流动这一流动方程也适用于不可逆的绝热流动sh122速度系数：速度系数：能量损失系数能量损失系数8-5 8-5 绝热节流绝热节流h1=h2绝热节流的特点：绝热节流的特点：理想气体：理想气体：实际气体：实际气体：节流过程的温度变化节流过程的温度变化对于焓值不变的过程对于焓值不变的过程绝热节流温度效应绝热节流温度效应 焦汤系数焦汤系数由实验确定由实验确定焦耳焦耳和和汤普逊汤普逊分别做实验分别做实验热效应热效应零效应零效应冷效应冷效应焦汤实验焦汤实验 保持保持p1,T1不不变，改变开度，得变，改变开度，得到不同出口状态，到不同出口状态，连成定焓线，表示连成定焓线，表示在在pT图上，曲线图上，曲线的斜率就是的斜率就是焦汤系焦汤系数数焦汤实验焦汤实验 保持保持p1,T1不不变，改变开度，得变，改变开度，得到不同出口状态，到不同出口状态，连成定焓线，表示连成定焓线，表示在在pT图上，曲线图上，曲线的斜率就是的斜率就是焦汤系焦汤系数数pTh=Const焦汤实验焦汤实验曲线曲线pTh=Const转变曲线转变曲线最大转变温度最大转变温度Tmax最小转变温度最小转变温度Tmin焦汤系数的表达式焦汤系数的表达式与与p,v,T的关系的关系转变曲线方程转变曲线方程理想气体理想气体焦汤焦汤系数系数的应用的应用pTh=Const转变曲线转变曲线1、制冷制冷节流前节流前一般工质一般工质TmaxTmin焦汤系数的应用焦汤系数的应用2、建立状态方程建立状态方程理想气体理想气体焦汤系数的应用焦汤系数的应用3、制热制热p1,T1p2,T2p3,T3节流热效应节流热效应油油第八章第八章 完完
