工程热力学第7章_气体与蒸汽的流动ppt课件

1、第七章煤气和蒸汽的流动和阀，带着问题在本章中研究什么流动问题？研究的基础是什么？研究方法是什么？最终要解决什么问题？2，直管，节流，风洞，简化研究问题1。一维稳定流；流动过程是绝热的。3.在考虑不可逆因素的影响之前，将流动过程简化为可逆过程。流动工作流体是气体，经常简化为理想气体。研究变截面短管中流体的一维绝热稳定流。本章介绍了与管道内流动-喷嘴、膨胀管、节流等相关的项目的实际问题。摘要：4，范例：直管，将二维简化为一维，1，2，通常沿垂直流向的剖面也具有温度和流量等变更。为了简单起见，将截面的平均值作为该截面任意点的参数，流程图也可以视为一元流。图：7-1 1一维稳定流的基本方程，1 .连续

2、性方程式(质量保留)是稳定所有剖面的质量流的值，适用于所有工作流体，适用于可逆和非反转过程，并反映流体剖面、流速和非体积之间的关系。微分形式，绝热稳定流，2。能量方程，0，0，0，工作流体流速的增加来自焓的减少。在任何截面，流体的焓和动能的总和保持常数。所有工作流体、可逆和不可逆过程、微分、h0称为总焓或焓。气流在绝热流动过程中阻碍流量降到零的过程称为绝热滞滞流过程，其状态参数称为滞流参数。延迟参数：对于理想气体，比热固定，固定熵停止，是，延迟状态在项目中有实际意义：钝体表面的风表面的停止点，载人飞船返回舱的风面能承受较高的温度，3 .可以使用过程方程、可逆绝热过程方程、适用条件： (1)以上

3、气体(2)固定比热(3)可逆过程、微分、水蒸气的近似值和。4 .声速和马赫数，连续截止介质中微扰的传播速度，1)声速，声速方程：在气体中的过程大致可以看作是一定的熵过程，根据气体的性质和温度，理想气体的声速，声速是状态参数，称为本地声速。马赫数为气体流速与当地声速之比，亚音速流动声速流动超音速流动，2)马赫数，引起7-2流速变化的条件，第一，力学条件由能量方程，压力变化由与流速变化符号相反的流速增加，压力减小；流量减少时，推导了压力上升喷嘴、扩散管、二、几何条件、气体流速变化和横截面积变化之间的关系，得到了气流的横截面积变化与流速变化有关，与马赫的数量有关。与连续方程式结合：如果满足差压条件，

4、则分析DCF 0(喷嘴)时截面的变化规律，要将气流从、千音加速到超音速，必须使用渐进膨胀喷嘴-拉瓦尔喷嘴(Laval nozzle)。最小截面，也称为颈截面，截面中的Ma=1，cf=c，称为临界截面，亚音速气流通过收缩喷嘴，流速可在出口剖面达到最大声速。超音速气流要加速，必须通过渐进膨胀喷嘴。要持续增加声速流速，最终达到超音速速度，必须使用拉瓦尔喷嘴，也称为变焦喷嘴。在缩放喷嘴的最小部分(颈部截面)，流速等于声速。也就是说，马赫数为1，该截面称为临界截面，其参数是临界参数。临界参数：在收缩喷嘴中，如果最大气体流速只能达到声速，而只能达到出口断面，则出口剖面为临界剖面，流速等于声速，压力等于临界

5、压力。7-3喷嘴使用停止参数计算，开始速度非零的所有流与从停止状态开始的流相同，从而简化了入口条件。如果初始速度更快，入口剖面几乎被视为停止剖面。，1 .流速的计算包括所有剖面的流速、出口剖面的工作流体速度、理想气体、固定比热和可逆流动：取决于初始状态参数和压力比。临界压力比与临界截面相比，气体的特性、临界流速、临界压力比、临界压力比很重要，是喷嘴选择的基础。一般工作流体的临界压力比cr双原子以上气体： Cr=0.528多原子以上气体：cr=0.546过热水蒸气： Cr=0.546饱和水蒸气：cr=0.577，经验值，2 .流量计算在一维稳定流中任何截面的质量流都相同。流量通常通过流道的最小截

6、面计算。收缩喷嘴作为出口截面计算流量。计算、和、替换、获取、qm、max、当收缩喷嘴出口部分的压力等于临界压力时，获得最大流速。换句话说，对于缩放喷嘴，喉截面是临界截面，3 .喷嘴计算、喷嘴计算包括设计计算和检查计算(1)喷嘴设计计算。气流的初始参数(P1、t1、cf1)、流量QM、背压Pb。作业：选取喷嘴造型，然后计算喷嘴大小。喷嘴设计计算阶段：找到停止参数选择原理：计算和 Cr (=)比较：使用收缩喷嘴，缩放喷嘴，确定(临界断面和)出口断面的气体状态参数(临界流速和)出口断面速度寻找面积，减少喷嘴的出口断面面积a2；对于缩放喷嘴，查找颈部截面面积Amin、出口截面面积A2和增量段的长度。(

7、2)喷嘴检查计算被称为喷嘴的形状和大小、运行条件，即初始参数和背压。操作：确定通过出口流速和喷嘴的流。喷嘴检查计算步骤：找到停止参数；确定喷嘴出口断面的压力与设计计算的步骤不同。对于收缩喷嘴：对于CrCr=Cr P0，从临界截面和出口截面寻找气体的状态参数临界流速和出口截面流速通过喷嘴的流动，并使用临界截面参数或出口截面参数进行求。示例1，已知空气通过喷嘴流动，初始状态参数：背压，质量流量，尝试设计喷嘴。解决问题的思路：1。根据初始速度计算静止参数；2.将给定的压力比与临界压力比进行比较，以确定喷嘴的形状。确定出口断面压力。计算出口速度，临界流速。5.计算标注，例如剖面面积。情况2，压力，温度

8、的蒸汽，通过拉瓦尔喷嘴的压力流入的大空间，喷嘴出口横截面面积A2=200mm2，临界速度，出口速度，喷嘴质量流量和颈部横截面面积。例如，初始状态下的水蒸气以初始速度可逆地绝热并通过喷嘴流动的空间。蒸汽流为3000 kg/h时，试验喷嘴的形状和大小。流体是蒸汽，需要检查h-s图进行计算。7-4倍压力变化时喷嘴内的流动过程，渐进收缩喷嘴，缩放喷嘴，7-5摩擦绝热流，实际上喷嘴内部的气体流有摩擦阻力，其过程是不可逆的绝热流。在压降相同的情况下，有摩擦的流动与一定熵流相比，喷嘴出口处气体的熵增大，出口温度和焓增大，出口流速减小。能量方程，出口流速，喷嘴速度系数，喷嘴效率，通常为0.92到0.98，7-

9、6绝热节流，绝热节流概念气体是通过管道中的阀门、孔口等突然收缩的截面，没有与外界的热交换过程。绝热节流过程前后气流的焓相同，但不是焓过程。在收缩附近，由于随着流速的增加，焓减少，流体通过收缩时动能增加，压力减少，产生强烈的扰动和摩擦。由于节流和摩擦的不可逆性，节流后的压力不能恢复到节流前的一样。节流过程是典型的不可逆过程。节流前后的参数变化：温度变化：理想气体节流前后的温度保持不变，实际气体节流后的温度可以根据节流前的气体状态和压降而增加、减少或不变。使用焦耳-汤姆森系数表示节流过程温度与压力变化的关系，反映节流的温度效应。根据焓的一般关系，节流在工程中的应用： 1。使用节流温度效应，工作流体

10、节流后冷却。使用节流器测量流体的流动。3.用油门调节动力。4.在物性研究中，绝热节流也有很大的应用价值，如根据实验可测量的值求解状态方程。本章摘要：掌握喷嘴内气体流动特性和规则；着重介绍了喷嘴的计算方法、步骤。注意收缩喷嘴和缩放喷嘴的流动QM、出口部分中的压力p2和速度cf2的值。掌握摩擦绝热流的处理方法和计算。绝热节流的概念和参数变化，功能力损失计算。进入喷嘴时的空气流速为300 m/s，压力为0.5 MPa，温度为450 K，喷嘴背压pb=0.28 MPa，球体：喷嘴形状，最小横截面积和出口速度。已知空气cp=1 004 J/(kgK)，Rg=287 J/(kgK)，解决方案：停滞过程隔热，cf1=300 m/s，因此必须使用停止参数。因此必须使用缩放喷嘴，注意事项：PCR=crp1=0.5280.5mpa=0.264mpa必须使用收缩喷嘴，P2=pb=0.28 MPa，或。特定气体Rg=0.318 3 kJ/(kgK)，cp=1.159 kJ/(kgK)表示参数800c、0.6ma和100 m/s流入热收缩喷嘴时喷嘴背压Pb=0.2ma要求：喷嘴流量和摩擦导致的功能力损失。(T0=300K)，解决方