工程热力学 第七章 气体与蒸汽的流动..pptVIP

第七章 小结 ■稳定流动的基本方程式（连续性方程、能量方程式、 过程方程式、声速方程）、绝热滞止、声速、马赫数 ■促使流速改变的力学条件和几何条件、喷管、扩压管 临界截面的参数 ■喷管流速和流量的计算及影响因素、喷管外形的选择 和尺寸计算 ＊背压变化时喷管内的流动过程 ■有摩阻的绝热流动、速度系数、能量损失系数 ■绝热节流、焦耳-汤姆逊系数、转回温度、转回曲线 水蒸汽的绝热节流、绝热节流的应用 第七章 作业 7-10、7-24 2、缩放喷管 ●设计工况下， ，可以实现完全膨胀，如曲 线ABC所示。 ●当 时，不能实现完全膨胀（膨胀不足），气体 在喷管外发生自由膨胀，压力降低到 ，如曲线ABCD所 示。 ●当 时，气体先在喷管内膨胀到比 低的压力 （过度膨胀），如曲线ABE所示。然后在某截面上产生 激波，压力急剧上升，如曲线EF所示，流速由超声速降 至亚声速。再升压至 流出喷管，如曲线FG所示。激波 发生的截面随 的升高逐渐向内移动（直到临界截面） 7-5 有摩阻的绝热流动 实际过程中，由于存在摩擦，是不可逆绝热流动。 稳定流动的能量方程式： 由于耗散效应，出口的动能减小、流速降低，且动 能减小量等于焓增。 ■速度系数(velocity coefficient) 一般在0.92～0.98之间，渐缩喷管较大，而缩放喷 管较小。 ■能量损失系数（损失的动能/理想的动能） ☆注意：（1）火用损失小于动能损失（焓增大，焓 火用增大）；（2）还应修正其他参数。（ 和 一定 时， 、 、 。） 解：（1）确定滞止参数和临界参数 例7-3：某种气体流入绝热收缩喷管时，压力和温度分别为 0.6MPa和800℃，速度为100m/s，若喷管背压 ，速度 系数 ，喷管出口截面积为 ，求喷管流量及摩擦 引起的作功能力损失。气体的比热容可取常数， , ，环境温度 （2）确定出口压力 ， （3）计算可逆过程的出口参数 （4）计算不可逆过程的出口参数 （5）计算作功能力损失 7-6 绝热节流 1、绝热节流的特性(adiabatic throttling) 流体流经截面突然收缩的 阀门、孔板等设备时，由于局 部阻力较大，压力降低，这种 现象称为节流。如果节流时与 外界没有热量交换，称为绝热 节流。 流体在孔口附近处于不平 衡状态，但在离孔口较远的地方可以认为处于平衡状态 ●焓 忽略动能差，则： ，即节流前后焓值不变。 ●熵 由于是不可逆过程，熵增大： ☆注意：（1）孔口附近处于不平衡状态，焓无法确定 ，因此不能认为节流就是定焓过程；（2）节流属于不 可逆过程，存在作功能力损失。 （1）焦耳-汤姆逊系数(Joule-Thomson coefficient) 表示温度随压力的变化率，又称为节流的微分效应。 节流的积分效应：节流产生的温差， 2、节流后的温度变化 第二dh方程： ☆注意：两者的正负相反。 理想气体， ， ，节流前后温度不变。 （2）转回温度 (inversion temperature) 如果节流后温度不变，对应的温度称为转回温度。 ●根据状态方程得到 通过 计算得到。 ●实验测定 给定进口状态，调节阀门开度，得到不同的出口压 力和对应的温度，在T-p图上得到定焓线。改变进口状 态，得到一系列定焓线。 定焓线的斜率 ，温度最高的点斜率 ，对应的温度即为转回温度。 （3）转回曲线(inversion curve) 连接各条定焓线的转回温度，得到转回曲线。 ●冷效应区 转回曲线与温度轴包含的 区域，斜率 ，温度降低。 ●热效应区 冷效应区以外的区域，斜 率 ，温度升高。 ●转回曲线与温度轴有两个交点，对应的温度称为最大 转回温度 和最小转回温度 。 ●对于满足范德瓦尔方程的气体 上式可以用来估计转回温度。 ●当 或 时， 节流后温度升高。 ●如果气体 较高，则 也较高，常温下 ，节 流后温度降低（或液化）。（如N2） ●如果气体 较低，则 也较低，常温下 ， 节流后温度升高。应先用其他方法冷却到 以下， 再节流降温或液化。（如H2） （4）温度变化的判断 ●初