第八章稳定流动基本方程.ppt

1、第八章气体与蒸汽的流动,太原电力高等专科学校,电话：2646921（宅）电话：2646224（办）,张天孙教授,山西大学工程学院,稳定流动基本方程,连续性方程定值稳定流动能量方程过程方程声速、马赫数Ma1超声速气流Ma1声速气流Ma1亚声速气流,气体在喷管中的流动特性,速度变化与热力状态参数变化之间的关系速度与压力速度与比容速度与温度速度变化与管道截面积变化之间的关系,马赫数与喷管选型,当Ma1时dc0,则dA0渐缩型喷管当Ma1时dc0,则dA0渐扩型喷管当Ma1Ma1时,则dA0dA0缩放型喷管(拉伐尔喷管)缩放型喷管喉部Ma=1,c=a处于临界状态当气体在喷管中充分膨胀时,声速沿着气流方

2、向逐渐降低.,喷管中气体流速流量的计算,滞止状态在绝热的条件下,气体流速定熵变为零的那一点状态称为可逆绝热滞止状态.气体在管道中流动,根据稳定流动能量方程,任意截面上的总能量是守恒的.,可逆绝热滞止参数的确定,理想气体滞止焓滞止温度滞止压力滞止比体积或,可逆滞止参数的确定,水蒸气滞止焓滞止熵在h-s图上可确定绝热滞止状态,查的,喷管中的气体流速,喷管出口流速该公式是喷管流速计算的最基本的,它适用于理想气体,水蒸气,可逆,不可逆过程临界流速计算.使用时只需将对应的终点焓值代入即可.,喷管的临界流速,临界压力比气体流经喷管时,其临界压力与其入口滞止压力之比称为临界压力比.,临界压力比,临界压力比仅

3、与气体的性质有关对于理想气体:单原子气体k=1.67=0.487双原子气体k=1.4=0.528多原子气体k=1.3=0.546对于水蒸气:过热蒸汽k=1.3=0.546干饱和蒸汽k=1.135=0.577,喷管中气体流量的计算,气体在喷管中有摩擦流动,气体在喷管中有摩擦流动是不可逆过程,有能量损耗,工程上用以描述这种情况的有速度系数,喷管效率和能量损失系数三种方式.喷管的速度系数:喷管出口气体实际流速与出口气体理想流速之比.,喷管效率,喷管效率:喷管出口气体实际动能与喷管出口气体理想动能之比,或喷管的实际焓降与理想焓降之比,称为喷管效率.,能量损失系数,能量损失系数:由于摩擦引起的喷管内气流

4、的动能损失与喷管出口气流理想动能之比称为能量损失系数.,及三者之关系:,喷管出口气体实际流速流量,喷管出口气体实际状态点,喷管出口气体实际状态点的确定对于水蒸气,如图中点所示.,有效能损失,理想气体水蒸气,重要的说明,蒸汽可逆绝热流经喷管,喷管各截面处蒸汽的滞止参数均相等,均为.蒸汽有摩擦的绝热流经喷管,应先确定喷管某一截面处蒸汽的实际点,再等熵滞止到,即可确定各截面处蒸汽的滞止参数.在有摩擦流动中,蒸汽的滞止参数除滞止焓相等外,不同截面处蒸汽的其余滞止参数均不相等.,绝热节流的特点,绝热节流前,后稳定截面上的焓值相等.但绝不能将绝热节流过程理解为等焓过程.绝热节流过程是典型的不可逆过程.工程

5、中常见的节流现象,如气体流经阀门,节流孔板及汽轮机中的汽封等.理想气体经绝热节流状态参数的变化水蒸气经绝热节流状态参数的变化,思考题,气体流经喷管时,保证气体流速增加的条件是什么?解:气体的压力降低dp0,气体的比体积增大dv0,气体的温度降低dT0.由可知dc0,喷管的截面积变化Ma1时,dA0,渐缩型喷管;Ma1时,dA0,渐扩型喷管;由Ma1增至Ma1时,dA0dA=0dA0缩放型喷管.,例题1,流量的过热蒸汽可逆绝热流经一缩放喷管.入口压力,温度,初速喷管出口背压.求喷管出口蒸汽的流速及喷管出口截面积.解:查水蒸气图或表可得,例题2,利用节流测量管道中湿蒸汽的干度.,作业,思考题:200页8,9,10,11,12,13.作业题:8-2,8-4,8-7,8-9,8-11,8-13,8-14,8-15.,本章小结,重点:(1)稳定流动基本方程(2)气体