华科热力学第9章 气体和蒸汽流动解析.ppt

* 绝热节流的应用 3、 制热 p1,T1 p2,T2 p3,T3 节流热效应 油 * 绝热节流的应用 4、 调节功率 1）节流后温度稍有下降 2）h1=h1’;但少作功 作功能力损失 * 第八章 小结 稳定流动的基本方程 促使流动改变的条件 喷管的计算 有摩阻的绝热流动 重点 一般了解 绝热节流 * 自测题 1. 空气在稳定工况下流经喷管，空气的 转变 成 ，空气的压力 ，流速 ，温度 。 2. 空气流经阀门，其焓变化 ，压力变化 ，熵变化 ，温度变化 。（填大于零、小于零或等于零） 3. 焦汤系数μJ= 。当μJ0时，节流后温度将 。 4. 插入高速流动工质中的温度计，测出的温度值一般 工质的实际温度。 * 理想气体从初态1（p1,t1）进行不同过程至相同终压p2，一过程经过喷管的不可逆绝热膨胀过程，另一过程为经过节流阀的绝热节流过程。若p1p2p0，T1T0（p0，T0为环境压力和温度），试在T-s图上表示此两过程，并根据图比较两过程做功能力损失的大小。 * 解：如图所示 * 讨论 节流前后焓值不变，即能量在数量上并无损失，但由于局部阻力的存在，使节流前后能量的品质降低了。由以上分析看到，因绝热节流的熵产要比喷管的熵产大得多。所以，绝热节流过程绝不能作为可逆过程来处理。 * * ？但是流量与出口压力之间是否会完全按照这个公式来进行呢？ * 二、几何条件 缩放喷管临界截面上 Ma ＝ 1 观察： 渐缩喷管气流速度最大值为音速，且出现在出口截面上 缩放喷管可使亚音速达到超音速，喉部达到当地音速 * 二、几何条件 气体流经喷管做充分膨胀时的参数变化图 p,v cs,c 0 x c c c c v cs p * 二、几何条件 扩压管（dc 0）： Ma1，亚声速流动，dA0,气流截面扩张 Ma=1，声速流动，dA=0,气流截面缩至最小 Ma1，超声速流动，dA0,气流截面收缩 扩压管的要求：超音速流必须是渐缩；亚音速流必须是渐扩；从超音速到亚音速必须是渐缩渐扩，在喉部达到音速（过程复杂，出现不可逆因素：激波） 。 绝热不可逆压缩 * 二、几何条件 Ma1 dA0 渐缩 Ma1 dA0 渐扩 Ma＝1 Ma1 Ma1 dA0 dA=0 dA0 缩放 扩压管： 回 顾 * * 一维稳定非功绝热流动的基本方程组 * 力学条件 dc和dp的符号总是相反。 加速，压力降低；减速，压力升高 应用： 如果要获得高速气流，必须应用某种设计，使气流膨胀，降低压力：喷管 如果要获得高压气流，必须应用某种设计，使气流减速：扩压管 * 几何条件 当流速变化时，气流截面面积的变化规律不但与流速是高于当地声速还是低于当地声速有关，还与流速是增加还是降低，即是喷管还是扩压管有关。 几何条件 * §8-3 喷管的计算 设计计算： Ma1 dA0 渐缩 校核计算： 已知： 入口参数 p1, v1, T1 流量 m 出口压力 p2 · 求： 外形及几何尺寸 已知： 外形及几何尺寸 求： 出口流速v2及 流量 m · * 一、流速计算及其分析 1）计算流速的公式 绝热流动时流速 则出口截面上流速 能量方程 绝热焓降；可用焓差 入口速度较小时 适用条件： 理想或实际气体 可逆或不可逆过程 关键是求焓h? * 一、流速计算及其分析 2）状态参数对流速的影响 或 尽管蒸气不能看成理想气体，但理想气体分析所得的结论可定性地用于实际气体 0：滞止参数 2：出口参数 * 一、流速计算及其分析 0 1 3/4 1/2 1/4 c p2/p0 cmax c = f(p2/p1) 当初态一定时，出口流速是出口压力与滞止压力之比的单值函数。 p2 = 0 时的最大流速 * 一、流速计算及其分析 3) 临界压力比 出口达到音速时的压力比 流速等于当地声速 因为 所以 * 一、流速计算及其分析 临界压力比 应用： 临界压力比仅为物性的函数 理想气体：k = 1.4, pcr/p0 = 0.528 过热蒸气：k = 1.3, pcr/p0 = 0.546 干饱和蒸气：k = 1.135, pcr/p0 = 0.577 * 一、流速计算及其分析 适用于理想气体的可逆绝热流动 对于理想气体 临界参数只决定于进口截面上的初态参数（滞止参数）。理想气体则决定于滞止温度 * 二、流量计算 流量通常以最小截面计算 或 收缩喷管的出口截面 缩放喷管的喉部截面 * 二、流量计算 c b a 1/4 1/2 3/4 m · p2/p0 0 1 Ma1 dA0 渐缩 背压pb 背压：喷管出口外部环境的压力 临