工程热力学第5章_气体的流动与压缩课件.ppt

《工程热力学第5章_气体的流动与压缩课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、工程热力学EngineeringThermodynamics第五章气体的流动和压缩内容提要一、一元稳定流动的基本方程二、喷管中气流参数变化和喷管截面变化的关系三、气体流经喷管的流速四、压气机的压气过程第五章气体的流动和压缩5.1、一元稳定流动的基本方程稳定流动是指系统（内部及边界）各点工质的所有热力参数及运动参数都不随时间而变化的流动。条件：①任一截面参数不随时间变化；②任一截面的质量流量均相同；③与外界交换的功和热量不随时间变化；一元稳定流动：工质的状态参数和流动参数只沿着流动方向才发生变化5.1、一元稳定流动的基本方程1

2、连续性方程质量守恒定律应用于工质流动的数学表达式1122ii课堂思考上式用于水时有什么结论，生活中有哪些应用呢？如果是气体呢？对不可压缩流体，一定质量流量条件下，流道截面减小，流速增加。5.1、一元稳定流动的基本方程2能量方程：能量守恒定律应用于工质流动。喷管：加速气流扩压管：降低流速，提高压力5.1、一元稳定流动的基本方程3过程方程根据过程进行的特点描述工质参数变化规律的数学表达式。4声速和马赫数注意声速是状态参数，是指流体在某一状态（p、v或T）时的声速，称为当地声速。理想气体5.2、喷管中气流参数变化和喷管截面积关系

3、1压力与流速变化的关系结论流动过程中工质压力的变化和速度的变化趋势相反5.2、喷管中气流参数变化和喷管截面积关系2比体积与流速变化的关系结论比体积的变化和流速的变化是同向的。它们的变化率大小关系则取决于工质流速，与马赫数有关。5.2、喷管中气流参数变化和喷管截面积关系3流速变化对截面积的要求结论对于喷管或扩压管，管道截面的增大或减小取决于入口状态下的马赫数。3流速变化对截面积的要求对喷管，dc>0①入口亚声速流动。Ma<1，则Ma2–1<0，应采用渐缩喷管，即截面积沿流动方向逐渐减小，dA<0Ma<1dA<0Ma≤1②入口超

4、声速流动。Ma>1，则Ma2–1>0，应采用渐扩喷管，即截面积沿流动方向逐渐增大，dA>0Ma＞1dA>0Ma＞13流速变化对截面积的要求对喷管，dc>0③如进口马赫数Ma<1，而要求出口马赫数Ma>1，则应当采用缩放喷管（拉伐尔喷管）Ma>1Ma<1dA<0dA>0临界截面，气体达到当地音速，对应的状态称为临界状态3流速变化对截面积的要求流速c比体积v压力p声速accr喉部喷管内工质各参数沿流动方向的变化规律3流速变化对截面积的要求对扩压管，dc<0②入口超声速流动。Ma>1，则Ma2–1>0，应采用渐缩扩压管，即截面积沿

5、流动方向逐渐减小，dA<0Ma>1dA<0Ma≥1①入口亚声速流动。Ma<1，则Ma2–1<0，应采用渐扩扩压管，即截面积沿流动方向逐渐增大，dA>0Ma<1dA>0Ma<13流速变化对截面积的要求对扩压管，dc<0③如进口马赫数Ma>1，而要求出口马赫数Ma<1，则应当采用缩放扩压管Ma<1Ma>1dA<0dA>0确定某一管道是喷管或扩压管并不取决于管道的形状，而是由管道内工质状态的变化所决定的。注意课堂思考下列形状的管道，在入口气流分别为超声速流动和亚声速流动时，分别起到什么作用？亚声速喷管扩压管缩放喷管输送管道超声速

6、扩压管喷管缩放扩压管输送管道5.3滞止参数定义：气体流速为0或流速虽大于0但按定熵过程折算到流速为0时的各种参数称为滞止参数。1理想气体滞止参数的确定5.4、气体流经喷管的流速1流速的计算对理想气体结论滞止参数（即初始状态参数p1、v1、c1）一定时，出口流速c2取决于p2/p*压力比5.4、气体流经喷管的流速2临界流速与临界压力比cr1c2ccrcmax临界状态临界流速理论最大流速*2临界流速与临界压力比临界压力比单原子的理想气体：＝1.67，c＝0.468双原子的理想气体：＝1.4，c＝0.528多原子理想气

7、体：＝1.3，c＝0.546过热蒸汽：＝1.3，c＝0.546干饱和蒸汽：＝1.135，c＝0.5775.5压气机的压气过程一压气机的压缩过程消耗外功使气体压缩升压的设备统称为压气机。压气机分类压缩原理和结构活塞式叶轮式引射式工作压力通风机（表压<0.01MPa）鼓风机（表压0.01~0.3MPa）压气机（表压0.3MPa以上）一压气机的压缩过程1压气机的压缩过程1）单级活塞式压气机的工作原理a-1进气过程1-2压缩过程2-b排气过程压缩过程的耗功可由图中过程线1－2与v轴所包围的面积表示V１12abpVV2p2

8、0p11压气机的压缩过程2）单级活塞式压气机级的理论耗功V１12abpVV2p20p1进气过程消耗功量p1V1排气过程作功量p2V2压缩过程作功量1压气机的压缩过程2）单级活塞式压气机级的理论耗功三种压缩方式可逆绝热压缩可逆多变压缩可逆定温压缩1压气机的压缩过程2）单级活塞式压气机级的理论