工程热力学第7章-气体与蒸汽的流动v3.ppt

《工程热力学第7章-气体与蒸汽的流动v3.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第七章气体与蒸汽的流动GasandSteamFlow7-1稳定流动的基本方程式7-2促使流速改变的条件7-3喷管的计算7-5有摩阻的绝热流动7-6绝热节流1工程热力学的研究内容1、能量转换的基本定律2、工质的基本性质与热力过程3、热功转换设备、工作原理4、化学热力学基础本章内容1研究气体流动过程中2研究影响气体在管内流的气流速度变化能量转换状态参数变化的规律系统的外部条件管道截面积的变化工程中有许多流动问题需考虑宏观动能，特别是喷管(nozzle,jet)、扩压管(diffuser)及节流阀(throttlevalve)内流动过程的能量转换情况。47–1稳定流动的基本方程式O、简化稳定：

2、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绝热：流体流过管道的时间很短，与外界换热很小，可视为绝热一维：取同一截面上某参数的平均值作为该截面上各点该参数的值可逆：不计管道摩擦等参数取平均值5可逆绝热流动的基本方程概念稳态稳流(稳定流动)状态不随时间变化恒定的流量几个基本方程连续性方程(质量方程)绝热稳定流动能量方程定熵过程方程一、连续性（质量守恒）方程(continuityequation)p1T1qm1cf1p2T2qm2cf2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。适用于任何工质可逆和不可逆过程71）流道的截面面积增加率

3、，等于比体积增加率与流速增加率之差；2）对于不可压缩流体（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与流速cf成反比；3）对于气体等可压缩流体，流速的变化取决于截面和比体积的综合变化。讨论：任何稳流过程二、稳定流动能量方程(steady-flowenergyequation)绝热滞止(stagnation)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h09理想气体：定比热容变比热容（P116&P442附表7）水蒸气：其他状态参数注意：高速飞行体需注意滞止后果，如飞机在–20℃的高空以Ma=2飞行，

4、其t0=182.6℃。1001h0hp0p1s定熵滞止过程可获得最高的压力可逆绝热滞止过程意义：11稳定流动过程中，任一截面的参数不随时间变化，若1）与外界没有热量交换；2）流经相邻两截面时各参数是连续变化；3）不计摩擦和扰动。三、过程方程式（Equationofprocess）则过程是可逆绝热过程。任意两截面上气体的状态参数可用可逆绝热过程方程式描述，对理想气体（定比热容）有：注意，若水蒸气，则12四、声速方程等熵过程中所以？注意：1）声速是状态参数，因此称当地声速。如空气，132）水蒸气当地声速3）马赫数(Machnumber)（subsonicvelocity）（supersoni

5、cvelocity）（sonicvelocity）亚声速声速超声速14喷管nozzle：流速升高、压力降低的管道；扩压管diffuser：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、力学条件流动可逆绝热能量方程力学条件16讨论：喷管扩压管2）是压降，是焓（即技术功）转换成机械能。的能量来源1）异号即：气体在流动过程中流速增加，则压力下降；压力升高，则流速必降低。17二、几何条件力学条件过程方程连续性方程几何条件18讨论：1）c

6、f与A的关系与Ma有关，对于喷管19截面上Ma=1、cf=c，称临界截面(minimumcross-sectionalarea)[也称喉部(throat)截面]，临界截面上速度达当地音速(velocityofsound)称临界压力(criticalpressure)、临界温度及临界比体积。Ma<1Ma>1Ma<1Ma>1dA<0渐缩dA>0渐扩dA<0dA>0渐缩渐扩喷管dcf>0Ma=1dA=0临界截面202）当促使流速改变的压力条件得到满足的前提下：a）收缩喷管(convergentnozzle)出口截面上流速cf2,max=c2（出口截面上音速）b）以低于当地音速流入渐扩喷管(di

7、vergentnozzle)不可能使气流可逆加速。c）使气流从亚音速加速到超音速，必须采用渐缩渐扩喷管(convergent-divergentnozzle)—拉伐尔(Lavalnozzle)喷管。213）背压(backpressure)pb是指喷管出口截面外工作环境的压力。正确设计的喷管其出口截面上压力p2等于背压pb，但非设计工况下p2未必等于pb。4）对扩压管(diffuser)，目的是p上升，通过cf下降使动能转变成压力势能