第八章稳定流动基本方程

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,Ma,1,超声速气流,Ma,1,声速气流,Ma,1,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,Ma,1,时,dc,0 ,则,dA,0,渐缩型喷管,当,Ma,1,时,dc,0,则,dA,0,渐扩型喷管,当,Ma,1 Ma,1,时,则,dA,0dA,0,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,dp,0,气体的比体积增大,dv,0,气,体的温度降低,dT,0.,由,可知,dc,0,喷管的截面积变化,Ma,1,时,dA,0,渐缩型喷管,; Ma,1,时,dA,0,渐扩型喷管,;,由,Ma,1,增至,Ma,1,时,dA,0dA=,0dA,0,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),气体在喷管中的流动特性,(3),喷管中气体流速,流量的计算,(4),气体在喷管中有摩擦的流动,(5),绝热节流,难点,:(1),喷管的临界状态,临界压力比,(2),喷管的滞止状态,喷管的设计,