第7章-气体与蒸汽的流动ppt课件.ppt

《第7章-气体与蒸汽的流动ppt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、第七章气体与蒸汽的流动教学目标：使学生了解截面积变化对热力流动的影响，能进行喷管绝热稳定流动的热力计算。知识点：绝热稳定流动的基本关系式；气体在喷管中的绝热流动、喷管中流速及流量计算；喷管主要尺寸的确定；实际喷管中有摩擦的流动；扩压管流动；气体和蒸汽的绝热节流。重点：喷管内绝热稳定流动的基本特性，喷管出口的截面、流速和流量的计算，喷管的设计和校核计算，绝热节流过程的特点。难点：通过确定临界压力比，对喷管进行设计和校核的计算，理想气体与蒸汽不同的流速和流量计算公式。工质气体—理想气体蒸汽—水蒸汽流动：这

2、里指流体在管道内的流动，特点是WS=0。1122ii1、一维问题：2、可逆绝热.稳定流动：流体在流经空间任何一点时，其全部参数都不随时间而变化的流动过程。简化假设：7-1稳定流动的基本方程式一、连续性方程稳定流动中，任一截面的所有参数均不随时间而变，故流经一定截面的质量流量应为定值，不随时间而变。根据质量守恒定律：以上两式为稳定流动的连续方程式。它描述了流道内的流速、比体积和截面积之间的关系。普遍适用于稳定流动过程。1）对于不可压流体（dv=0），如液体等，流体速度的改变取决于截面的改变，截面积A与流

3、速cf成反比；2）对于气体等可压流，流速的变化取决于截面和比体积的综合变化。结论：二、稳定流动能量方程式流动能量方程：不计位能，无轴功，绝热，则：微分上式：喷管内流动的能量变化基本关系式。1）气体动能的增加等于气流的焓降;2）任一截面上工质的焓与其动能之和保持定值，把两者之和定义为一个参数：总焓或滞止焓h0。结论：气体在绝热流动过程中，因受到某种阻碍流速降为零的过程。在绝热滞止时的温度和压力称为滞止温度T0和滞止压力p0。若过程为定熵滞止过程：绝热滞止过程：01h0hp0p1s定熵滞止过程可获得最高的

4、压力三、过程方程式Ma＜1亚声速Ma＝1气流速度等于当地声速Ma＞1超声速四、音速方程对于理想气体：马赫数：气体的流速与当地声速的比值。喷管：流速升高、压力降低的管道；扩压管：流速降低、压力升高的管道。由流体力学的观点可知，要使工质的流速改变，可通过以下两种方法达到：1）截面积不变，改变进出口的压差－力学条件；2）固定压差，改变进出口截面面积－几何条件。7-2促使流速改变的条件一、力学条件联立流动能量方程式和热力学第一定律表达式：结论：dcf、dp的符号始终相反，即：气体在流动过程中流速增加，则压力下

5、降；如压力升高，则流速必降低。Ma<1时，dv/v1时，dv/v>dcf/cf二、几何条件该式揭示了定熵流动中气体比体积变化率和流速变化率之间的关系：结论：当流速变化时，气流截面积的变化规律不但与流速的变化有关，还与当地马赫数有关。Ma<1,亚声速流动,dA<0,截面收缩；Ma=1,声速流动,dA=0,截面缩至最小；Ma＞1,超声速流动,dA>0,截面扩张；喷管（dcf>0)的截面形状与流速间的关系缩放喷管（拉伐尔喷管）：缩放喷管可实现气流从亚声速变为超声速，在喷管最小截面（喉部截

6、面或临界截面）处Ma=1，在临界截面处的参数称为临界参数（以下标cr表示），如：流速c比容v压力p音速a喷管内工质各参数沿流动方向的变化规律Cc喷管内工质各参数沿流动方向的变化规律喷管计算的主要内容：1、喷管的设计计算：据给定条件（气流初参数、流量及背压），选择喷管的外形及确定几何尺寸。2、喷管的校核计算：已知喷管的形状和尺寸及不同的工作条件，确定出口流速和通过喷管的流量。7－3喷管的计算一、流速计算及其分析[设计、校核]1、计算流速的公式：对气体性质及过程特性没有规定。假设：1）理想气体；2）定值比

7、热容；3）流动可逆；4）满足几何条件。2、状态参数对流速的影响初参数——滞止参数+出口压力====》出口流速在初态确定的条件下：当p2＝0时，出口速度达最大，即：此速度实际上是达不到的，因为压力趋于零时比体积趋于无穷大。3、临界压力比双原子气体：k=1.4νcr=0.528过热蒸汽：k=1.3νcr=0.546干饱和蒸汽：k=1.135νcr=0.577临界压力比是分析管内流动的一个重要数值，截面上工质的压力与滞止压力之比等于临界压力比是气流速度从亚声速到超声速的转折点；以上分析在理论上只适用于定比热

8、容理想气体的可逆绝热流动，对于水蒸气的可逆绝热流动，k为一经验值，不是比热比。结论：临界速度：二、流量计算[校核]渐缩喷管：缩放喷管：根据连续方程，喷管各截面的质量流量相等。但各种形式喷管的流量大小都受最小截面控制，因而通常按最小截面（收缩喷管的出口截面、缩放喷管的喉部截面）来计算流量，即：结论：当A2及进口截面参数保持不变时：对于渐缩喷管：对于缩放喷管：在正常工作条件下：在喉道处：三、喷管外形选择和尺寸计算[设计]设计目的：1、确定喷管几何形状；2、保