第6章 及气体流动过程.pptVIP

工程热力学(56学时) 第8章 气体流动过程 第3章 气体的流动过程 ⑴ 题给第一种情况下，Pb=1.5 MPaPcr，对于渐缩喷管其出口流速应低于临界流速，出口压力等于背压，P2=Pb 比体积 出口速度 喷管出口处空气温度 喷管流量 ⑵ 题给第二种情况下，Pb=1.0 MPaPcr，喷管出口应为临界状态，这时 出口温度 出口压力 出口比体积 出口速度 喷管流量 例6-2空气流经喷管作定熵流动。已知进口截面上空气参数为P1=0.5MPa、t1=500℃、c1=111.46m/s；出口截面上空气压力为P2=0.10416MPa；质量流率为 。试求喷管出口截面积A2、 空气温度t2、比体积v2、流速c2，以及进口和出口截面的当地音速，并说明喷管中气体的流动状况。空气可视为定比热容理想气体，cp=1.004kJ/(kg·K), Rg=287J//(kg·K), k=1.4 解： ⑴ 出口截面上的空气参数 按题给，空气作定熵流动，有 由理想气体状态方程，有 ⑵ 出口截面上的空气流速 ⑶ 出口截面积 由连续性方程，有 ⑷ 喷管进口、出口截面处的当地音速 进口截面当地音速 出口截面当地音速 ⑸ 喷管内流动情况 由计算结果：进口截面处流速c1小于当地音速a1； 出口截面处流速c2大于当地音速a2 知空气在喷管中的流动情况为从亚音速被加速过渡至超音速 喷管应为缩放形喷管。 §6.5 绝热节流 ⑴ 节流(throttling) 节流——流体在流道中流经阀门、孔板等截面急剧收缩的地方后发生压力下降的现象 一般讨论节流过程时均认为流体不与外界交换热量、不作轴功，且为稳态稳流过程——绝热节流 ⑵ 绝热节流的特征 ①节流过程是不可逆过程 节流时流道截面急剧收缩，流线先是急剧收缩，随后又急剧扩张，在节流区内产生许多涡流 节流 此外，流体通过节流孔道时流速加快，引起强烈摩擦 ——节流为典型不可逆过程 ②节流令流体的压力降低 发生节流时随着流体的流速变化，其压力先下降，通过节流截面后又逐渐回升 节流的流速和压力变化 节流区上游和下游相距足够远处的两个截面相比 ③节流前后流体的流速接近相等 ——节流后流体的压力有了降低，不能再恢复到原先的水平 发生节流时流速先升高，通过节流截面后又逐渐回落 节流区上游和下游相距足够远处的两个截面相比 ——节流前、后流体的流速近似相等 * 第6章 气体的流动过程 （thermodynamics of one-dimensional steady flow of Gas） 流体在管道中流动时与外界的热交换往往可以忽略，也不对外输出轴功，而且常可视为稳态稳流装置。以下本章将主要讨论定比热容理想气体在管道中作绝热稳态稳流时的热力学状态变化与宏观流动状况（流速、流量）变化之间的关系 §6.1 稳态稳流的基本方程 ⑴连续性方程 稳态稳流时，任何一段管道内流进和流出的流体流量相等 管道中的一维稳定流动 A1 A2 c1 c2 1 2 1 2 由于 式中 A——管道的截面积 c ——流体在当地的流速； v ——当地的流体比体积 考虑到稳态稳流的特性，对管道的任一截面 ——连续性方程 微分形式 ⑵能量方程 根据稳态稳流的能量方程 对于绝热、不作轴功、忽略重力位能的稳态稳流情况 可见，相对管道中的任意两个截面而言 若气流的焓 h↑，则流速c↓； 反之，若气流的焓h↓，则流速c↑ ——滞止焓 滞止焓的物理意义为： 绝热流动流体达到滞止状态时所应具有的焓参数最大值 在流道中测定气流温度时，滞止效应将令所得的结果偏高 令 滞止状态的参数以下标“0”表示 求解流动问题通常已知进口气流状态(h1,P1,v1,T1,c1) 由 h0 T0 P0 v0 滞止状态完全由进口气流初态确定 解得 解得 滞止状态 ——绝热流动情况下流体因阻滞作用而达到流速为零时 ⑶过程方程 对于状态连续变化的定比热容理想气体可逆绝热流动过程 水蒸气也借用该式作近似计算 但k不再具有热容比(cp / cv)的含义，为经验值： 过热水蒸气 k = 1.3 干饱和水蒸气 k = 1.135 干度为x的湿蒸汽 k = 1.035 + 0.1x 过程方程 连续性方程 能量方程 小结 稳态稳流、绝热、不作轴功、不计重力位能的管道流动 对水蒸气k为经