工程热力学第9章气体和蒸汽的流动.ppt

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1、第九章 气体和蒸汽的流动,本章学习内容,1 研究气体流动过程中,2 研究影响气体在管内流的,气流速度变化,能量转换,状态参数变化,的规律,系统的外部条件,管道截面积的变化,9-1 绝热流动的基本方程,一 概念,稳态稳流(稳定流动),状态不随时间变化,恒定的流量,二 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,(1)连续性方程,const,由稳态稳流特点,适用于任何工质,可逆和不可逆过程,截面面积,气流速度,气体比容,(2)绝热稳定流动能量方程,适用于任何工质,可逆和不可逆过程,注：增速以降低本身储能为代价,(3)定熵过程方程式,=const,可逆绝热过程方程式,适用条件:(1

2、)理想气体(2)定比热(3)可逆,微分,三 音速与马赫数,微小扰动在流体中的传播速度,压力波的传播过程可作定熵过程处理,(1)音速,定义式:,定熵过程,理想气体,只随绝对温度而变,(2)马赫数,M1 超音速,M=1 临界音速,M1 亚音速,9-2 定熵流动的基本特性,得,dc0,dp0,由此可见,dc 0,dp 0,二、管道截面变化的规律,连续性方程,可逆绝热过程方程,注:扩压管dc0,故不同音速下的形状与喷管相反,喷管和扩压管流速变化与截面变化的关系,流动状态,管道种类,管道形状,M1,M1,dc0,dc0,喷管,dp0,1,2,M1,渐缩渐扩扩喷管M1渐缩渐扩扩压管M1转M1,1,2,M1

3、,M=1,M1,M1,扩压管,dp0,1,2,1,2,1,2,1,2,M=1,9-3 喷管中流速及流量计算,一 定熵滞止参数,将具有一定速度的气流在定熵条件下扩压，使其流速降低为零时的参数,二、喷管的出口流速,由绝热稳定流动能量方程,对理想气体,对实际气体,三、临界压力比及临界流速,(1)临界压力比,代入出口流速方程,特别的对双原子气体：,四、流量与临界流量,一般通过计算最小截面的质量流量,由连续性方程知，各个截面的质量流量相等,（1）渐缩喷管的质量流量计算,注意 的取值,（2）渐缩渐扩喷管的流量计算,正常工作时,M=,五、喷管的计算,1 喷管的设计计算,已知,1)当 即 采用渐缩喷管。,2）

4、当 即 采用缩扩喷管。,（2）渐缩喷管的校和计算,已知,1)当 即,2）当 即,喷管的最大流量,kg/s,9-4 扩压管,注:动能损失得越多压力增加得越多,扩压管的扩压比概念,定义式,由能量方程得,则定熵过程,9-5 具有摩擦的流动,定义式,消耗一部分功,9-6 绝热节流,定义：气体在管道中流过突然缩小的截面，而又未及与外界进行热量交换的过程,特点：绝热节流过程前后的焓相等，但整个过程绝不是等焓过程。,流体在通过缩孔时动能增加，压力下降并产生强烈扰动和摩擦。扰动和摩擦的不可逆性，导致整个过程的不可逆性。,不可逆性：,绝热节流前后参数的变化,(1)对理想气体,(2)对实际气体,节流前后焓不变,温度不一定不变,绝热节流温度效应,温度效应只与气体的性质有关,与其状态无关,绝热节流系数（焦尔汤姆逊系数）,定义式,物性参数反映与理想气体的偏差,