工程热力学第5章_气体的流动与压缩.ppt

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 任一截面参数不随时间变化 任一截面的质量流量均相同 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连续性方程质量守恒定律应用于工质流动的数学表达式 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 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 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 5 2 喷管中气流参数变化和喷管截面积关系1压力与流速变化的关系 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 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 3流速变化对截面积的要求 对喷管 dc 0 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 0 入口超声速流动 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 0 3流速变化对截面积的要求 对喷管 dc 0 如进口马赫数ma1 则应当采用缩放喷管 拉伐尔喷管 3流速变化对截面积的要求 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 0 入口超声速流动 ma 1 则ma2 1 0 应采用渐缩扩压管 即截面积沿流动方向逐渐减小 da 0 入口亚声速流动 ma0 3流速变化对截面积的要求 对扩压管 dc 0 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 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 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 5 4 气体流经喷管的流速2临界流速与临界压力比 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多原子理想气体 1 3 c 0 546 过热蒸汽 1 3 c 0 546干饱和蒸汽 1 135 c 0 577 5 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 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 1压气机的压缩过程2 单级活塞式压气机级的理论耗功 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 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耗功 结论 二压气机的实际循环1基本概念 二压气机级的实际循环2余隙容积 vc v3 有效容积ve v1 v4 容积效率 活塞排量vh v1 v3 二压气机级的实际循环3增压比对余隙容积的影响 二压气机级的实际循环4余隙容积对压气机耗功的影响 三多级压缩和级间冷却1多级压缩 三多级压缩和级间冷却2两级压缩级间冷