能源动力装置基础1-2.ppt

六、连续性方程,质量守恒,方程式,讨论：,三大守恒之一,qm=Ac=const,条件？,1、速度与面积相互垂直、矢量点乘,2、不可压时,与外界无质量交换,3、按截面速度不均匀计算时,q m=c dA=const,qv=qm/=Ac=const,P19例题1-1：,应用：求速度、面积（几何尺寸）、流量,已知水流在直径d1=100mm的管中速度 C1=10m/s，,求出口为直径d2=400mm的圆柱面上(圆环与园盘面组成通道)的流量和速度c2 ？,解：进口为圆面积、出口是圆柱面积。,出口速度c2= qv 2 /(*d2*b)=6.25m/s,离心叶轮出口的面积如何表示？ 与其垂直的是什么速度？,qv2=qv1 =c1*d12/4=0.07854m3/s,七、能量方程式,能量守恒：,系统内能量变化=输入能量 -输出能量,q=u + W,=u + p dv,=cv(T2-T1)+p dv,稳定流动时，系统的输入能量 =输出能量,闭口系统,开口系统：,qW +u1+p1v1+gz1+0.5c12 = u2+p2v2+gz2+0.5c22,qW = h2-h1+g(z2-z1)+0.5(c22-c12),在q=0，并且忽略气体位能的变化后有,讨论,W = h2-h1+0.5(c22- c12)= h2* - h1*,1、热力学第一定律是能量守恒与转换定律的一种形式；,4、没有回答能量损失了多少？能量如何分布？,2、运动部件，如叶轮、活塞连杆等，与外界交换机械能； 包括交换功部件的任意两截面间，W不等于0,3、静止部件，如管道、静叶等，与外界没有能量交换,h*=const 或 h1* =h2* ；,粘性引起的能量损失隐含在焓差或温差项,应用：用滞止焓降表示流体的总能量 理想气体常常用于求温度，h=cpT,T*=const 或 T1* =T2*,八、伯努利方程式,机械能守恒,讨论,能量守恒的另一形式,包括与外界交换的机械能W和流体本身的机械能的变化： 压力能v dp+动能0.5c2+势能gz,W=12vdp+0.5（c22-c12）+g（z2-z1）+W,1、使用条件是符合稳定流动、缓变流截面； 可压缩流体应与外界无热传递；,2、技术功-12vdp在膨胀机械中称为膨胀功； 而压缩机械中该功12vdp又简称为压缩功；,3、 对于工质为水的不可压流体，常常引入总水头（水轮机） 或扬程（泵装置）H=W/g后,该式表示为： H=(p2-p1)/(g)+ 0.5（c22-c12）/g +（z2-z1）+H,气体不可压缩时？,动量守恒在第二章讨论,4、损失W是各种机械能的损失,与W的表示有关；例 Wth=12vdp+0.5（c22-c12）+g（z2-z1）+Whyd 回答了流体能量的分布情况；,W=(p2-p1)/+ 0.5（c22-c12）+g（z2-z1）+W,课内题: 例1-2中水面上涨1m，管道进出口直径相等；流量和流动损失Whyd与例1-2的相同,求水泵的理论功率?,例1-2：p21 解:,由Wth=12vdp+0.5（c22-c12）+g（z2-z1）+Whyd,压力项 12vdp=(p2-p1)/=(1-1.2)105/1000,速度项 c2=3.125m/s, c1=2m/s,第六节 实际过程中常见的能量转换,流体能量与外界机械功的转换；而热量交换；化学能与热能的转换。在这些能量转换中，工质的参数发生了相应的变化。或者说通过工质参数的变化来表示能量转换的值。,由于密度是常数，流体与外界交换的能量W仅仅与流体的机械能变化值(压能差p/、动能差、势能差)有关，由伯努利方程： Wth=p/+0.5(c22-c12)+g(z2-z1)+Whyd,一、流体机械内的能量转换,1、 等容过程机械功的转换（不可压流体）,一般温度T、密度不变化,压缩过程功转换热焓，压缩机、工作机,膨胀过程热焓转换功，膨胀机、原动机,Wp = -21vdp =12vdp,Wy=21vdp,等熵功,=(hgy-hdy)s,=cp( Tgy-Tdy )s,2、压缩过程和膨胀过程功热转换（可压流体）,1进口 2出口,（与过程有关）,等温压缩功WT，y=RT1ln(p2/p1),例1-3 已知压比为2.5，进口温度为27，计算氢气、空气、氟利昂-12三种不同R的气体的等熵压缩功Ws，y。若空气多变指数n/(n-1)=2.8，计算空气的多变压缩功Wpol，y和等温压缩功WT，y。,解：计算结果列于下表,注：1、等熵压缩功 氢气Ws，y 空气Ws，y 氟利昂-12 Ws，y,2、空气 Wpol，y Ws，y 等温压缩功WT，y (见图),Wpol，p 1 Ws，p 1 等温膨胀功WT，p,3、进口温度T的影响，压缩时低有利减少功；,膨胀时高有利增加功；,R大(小)，分子量小(大)，轻(重)气体，很难(容易)压缩,二、吸热过程与放热过程热量交换,热量在热力学上为由高温物体传递到低温物体的能量,吸热,放热,潜热(T不变，分子内部位能变化),显热(T变，分子内部动能变化),溶解,汽化,凝固,冷凝,蒸发器 发生器 省煤器 锅炉,应用例 ？,冷凝器 吸收器 凝汽器 冷却器,1、定义：,2、交换热量的计算,Q=KAT,A面积,T温差,K传热系数，与导热系数、放热系数、辐射换热系数等有关，常用实验图表或经验公式决定。强化换热的主要手段是增大K,能量守恒：放热量=吸热量,3、热交换量评价,解：热损失Q=Q2-Q1=Q2*5%,热效率= Q1 /Q2 =1- Q / Q2 =1-5%=95%,热水的高品质热量变成清水(平均温度低)的低品质热量,热量平衡,效率=,例1-4. 已知换热器热水平均温度t2=300，清水平均温度t1=100，热损失是热水放热量Q2的5%，求该换热器换热的能源利用率和涌效率？(q取环境温度为20 ),三、燃烧过程化学能转换为热能,一定条件下着火,燃烧 放热,吸热升温,燃烧三要素：燃料(气液固)、氧(空气)、着火的能量,完全燃烧的条件：温度维持在着火温度以上； 适当空气量； 及时排除燃烧产物； 保证必要的燃烧空间和时间。,内燃机、外燃机？,第四节 典型流动分析,流动和热力参数、能量,一、加速(膨胀)、减速(压缩)流动：,加速(膨胀) 喷嘴,减速(压缩)扩压器,二、弯管中局部的加（减）速流动：,加速,减速,加速,减速,第五节 阻力和损失,1.研究意义：减少损失；节约能源；提高性能,2.产生原因：内因是流体粘性,外因是流道形状、来流状况等,3.工程上阻力分类：,计算式：Whyh=0.5i ci2,损失系数i 由图表或经验公式得到,沿程损失和局部,4.机理