第九讲-气体和蒸汽的流动教学课件

人的差异在于业余时间第九讲气体和蒸汽的流动第九讲气体和蒸汽的流动人的差异在于业余时间第九讲气体和蒸汽的流动第13讲气体和蒸气的流动2引言一、气轮机工作原理示意图喷管叶片轴31、流体作一元稳定流动：工质在流动过程中，其状态参数和流速只沿流动方向变化；且任一点的状态参数和流速都不随时间而变化。2、可逆绝热过程：流体流过管道的时间很短，与外界换热很小，可视为绝热；不计管道摩擦。6一、气流流通截面变化率方程：由一元稳定流动的连续性方程：两边取对数，并求微分，得到：7—气体流通截面变化率方程进一步有：适用范围：理想气体、实际气体，可逆过程、不可逆过程8对于喷管：，的符号与同号。对于扩压管：，的符号与

的符号相反。9因此，要得到喷管和扩压管的变化规律，关键问题是要找出10(1)可逆流动方程：2、比体积变化率与流速变化率之比11对于喷管和扩压管：(2)理想气体绝热过程方程：两边取对数并进行微分：因此：12在气态物质中，音速可认为是小扰动的传播适用范围：气体、蒸汽(3)马赫数的引入13由理想气体绝热过程方程：得到：其中14工质流速与当地音速之比称为马赫数：亚音速流动临界流动超音速流动15因此：气流流通截面变化率方程可写为：适用范围：气体、蒸汽的流动16二、喷管截面变化规律对于喷管：1.喷管进口流速为亚音速时172.喷管进口流速为超音速时183.气流从亚音速增加到超音速气流速度小于当地音速时，喷管截面积逐渐减小；当气流速度大于当地音速时，截面积逐渐增大。在喉口处，Ma=1，流速等于当地音速，为临界流动。19三、扩压管截面变化规律对于扩压管：1.进口流速为亚音速时即亚音速扩压管截面积应逐渐增大202.进口流速为超音速时即超音速扩压管截面积应逐渐减小213.气流从超音速一直降低到亚音速气流速度从超音速一直减到亚音速，扩压管截面积应先减小再增大，形成缩放型。在喉口处，Ma=1，流速等于当地音速，为临界流动。22§8-2气体和蒸汽在喷管中的流速和质量流量一、流速由开口系统稳定流动能量方程：在喷管中做绝热流动适用范围：任意工质的可逆或不可逆绝热过程23对于理想气体适用范围：理想气体的可逆或不可逆绝热过程由迈耶公式24二、临界速度和临界压力比临界截面：在沿喷管的可逆绝热流动中，气流速度等于当地音速的截面。临界压力比β：临界压力与进口压力的比值。临界参数：临界截面上的参数称为临界参数，以下标`cr`表示，如pcr、Tcr、wg,cr。25临界截面上流动速度为当地音速c，因此有：理想气体可逆绝热过程：26工质类型kβcr单原子气体1.670.487双原子气体1.400.528三原子气体1.300.546过热水蒸汽1.300.546饱和水蒸汽1.1350.57727临界压力比是非常重要的参数，根据它可以计算出气流的压力下降到多少时，流速等于当地音速，还是将气流划分为亚音速或超音速流动的分界线，28对于渐缩喷管当背压大于pcr时，流动为亚音速，随着背压降低，出口流速逐渐增大，压力p2始终与背压相等，当背压等于临界压力时，出口流速达到音速，进一步降低背压，出口压力仍等于临界压力pcr，出口流速不会超过音速，如需获得超音速气流，必须使用渐扩喷管。29三、质量流量一元稳定流动，喷管中各个截面上的质量流量相等。通常以最小截面上的参数计算。对于渐缩喷管，出口截面最小3031特点：节流前后工质的动能变化与焓的数值相比可忽略不计，工质流经小孔时流速较大，来不及与外界进行热交换。§8-3气体和蒸汽的绝热节流其能量关系式为：节流过程有强烈的不可逆因素,s2>s132焦耳-汤姆逊效应：绝热节流的温度效应，即绝热节流引起的流动工质的温度变化情况。1.理想气体：焓值为温度的单值函数，节流前后温度不变。332.实际气体：焓值为温度和压力的单值函数，节流前后温度可能降低、可能不变、可能升高。

T2<T1节流冷效应

T2=T1

节流零效应

T2>T1

节流热效应绝热节流温度效应与流动工质的种类、节流前的初态以及节流压力降有关。34节流热效应3541、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹

42、只有在人群中间，才能认识自己。——德国

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