气体和蒸汽的流动 工程热力学课件（第四版）培训讲解.pptVIP

;本章作业;序 言;; 在任一流道内作稳定流动的气体或蒸汽，服从稳定流 动能量方程式，若没热量交换，又不作功，其微元过程， 写为 上式是研究喷管内能量变化的基本关系式，它既适用 于可逆过程，也适用于不可逆过程。??????; 气体在绝热流动过程中，因某种物体的阻碍而使流速 降低为零的过程称为绝热滞止过程。此时任意截面上气体 的焓和气体流动动能的和为常数。当气体绝热滞止时速度 为零，故 绝热滞止对气流所起的作用与绝热压缩无异，用相同 方法计算其他滞止参数。; ????? 气体在稳定流动过程中若与外界没有能量交换，且气体 流经相邻两截面时各参数是连续变化的，同时又无摩擦和扰 动，则过程是可逆绝热过程。 上式原则上只适用于理想气体定比热容可逆绝热流动过 程，但也用于表示变比热容的理想气体和（ k 为过程范围 内的平均值）实际气体（ k 为经验值）。 　; ????? 在研究气体流动时，通常把气体的流速与当地声速 的比值称为马赫数，用符号 Ma 表示： ; 马赫数是研究气体流动特性的一个重要的数值。 根据气流速度与当地声速之间的大小关系（即Ma数与 1的大小关系），把流动分为如下三种：; 从力学观点来说，要使工质流速改变必须有 压力差。只要喷管进出口截面上有足够的压力差， 不管过程是否可逆，气体在喷管中的流速总会增 大。但若流道截面面积的变化能与气体体积变化 相配合，那么膨胀过程的不可逆损失会减少，喷 管出口截面上的气体流速就会更大。; ????????????? ???????????????????? 上式即为促使流速变化的力学条件。这说明 气体在流动中如流速增加，则压力必然降低；如 压力升高，则流速必降低。; ????? ;对喷管的要求是： 对亚声速气流要做成渐缩喷管； 对超声速气流要做成渐扩喷管； 对气流由亚声速连续增加至超声速时要做成缩放 喷管（又称拉伐尔喷管）。;对扩压管的要求是： 对超声速气流要制成渐缩形； 对亚声速气流要制成渐扩形； ??气流由超声速连续增压至亚声速时，要做成 渐缩渐扩形扩压管。;一、流速计算及其分析 ????? 1 计算流速的公式 ?????????? ???????????????????????????? ???????????????????????????????????????????? ????? 2 状态参数对流速的影响（ ） ?;;对于理想气体，如取定值比热容，则 双原子气体的 k＝1.4，νcr＝0.528。 对于水蒸汽，如取过热蒸汽的 k＝1.3， 则νcr＝0.546。 对于干饱和蒸汽，如取 k＝1.135，则νcr＝0.577。 ;虚线在什么情况下能出现？;1 外型选择 当 时采用渐缩喷管；当 时 采用缩放喷管。;; 初速cf1=100 m/s、压力p1=2.0 MPa、温度 t1=300 ℃的水蒸气，经过一拉伐尔喷管流入压 力为0.1 MPa的大空间中，喷管的最小截面面 积Amin=20 cm2。试求临界速度、出口速度、 每秒流量及出口截面面积。;解： 根据p1 = 2.0 MPa、 t1 = 300 ℃，可在 h – s 图上确定其初态是过热蒸汽，故取临界压力比 νcr = 0.546。 通过初态点1作等熵线，如图 8 – 9 所示。流动过程中各状态点均在此垂线上。向上 截取 ，使 ; 临界压力： pcr = νcrp0 = 1.097×106 Pa 等压线pcr与通过点 1 的垂线的交点即为喷管中临界截面的状态点（如图 8 – 9所示） 。由图查得： hcr = 2 865 kJ/kg，vcr = 0.219 m3/kg 同样，据p2 = pb = 0.1 MPa，可确定点2 为出口截面处的状态点。由图查得： h2 = 2 420 kJ/kg， v2 = 1.55 m3/kg ;所以：;一、渐缩喷管; 在非设计工况下，缩放喷管内部的气流变化未必严格按着从亚音速→音速→超音速的规律变化。; 实际上，由于存在摩擦，流动过程中发生能量耗散，部分动能又转化成热能被气流吸收，故实际过程是不可逆的。 ?? 工程上常用“速度系数” 或能量损失系数 来表示气流出口速度的下降和动能的减少。能量损失系数定义为：; 流体流经阀