氣體流動和壓縮

1、氣體流動和壓縮第1頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四一元穩(wěn)定流動連續(xù)方程截面1qm1, v1A1, c1截面2qm2, v2A2, c2任意截面qm, vA, cqm質(zhì)量流量,kg/s; v-比體積,m3/kg; c流速,m/s; A截面積,m2體積流量=常數(shù)（穩(wěn)定流動時）=常數(shù)（連續(xù)方程）第2頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四課堂練習(xí)P133：習(xí)題5-1v第3頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四一元穩(wěn)定流動能量方程對噴管和擴壓管適用于任何工質(zhì)的絕熱穩(wěn)定流動可逆和不可逆過程都適用第4頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分

2、，星期四一元穩(wěn)定流動動量方程pP+dp dFfdxdA由牛頓第二定律動量方程不考慮粘性摩擦第5頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四其它方程狀態(tài)方程實際氣體：查表求p, v, T理想氣體過程方程無摩擦?xí)r即定熵過程定熵指數(shù)，理想氣體，音速方程對理想氣體第6頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四課堂練習(xí)P133：習(xí)題5-2第7頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四噴管噴管是利用壓力降低使流體增速的管道。噴管流動特點流速高距離短做絕熱處理學(xué)習(xí)要求氣流截面變化原因噴管設(shè)計和校核計算滯止參數(shù)的概念第8頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，

3、星期四噴管流速與截面變化的關(guān)系=常數(shù)第9頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四動量方程音速方程當?shù)芈曀?Ma1(超音速),噴管漸放?Ma=1第10頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四思考題教材P132:2.為什么漸放形管道也能使氣流加速?漸放形管道也能使液體加速嗎?不能使液體加速.液體dv=0,不能導(dǎo)出此公式.第11頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四如果將Ma1的超音速氣流該怎么辦?喉部臨界流速縮放噴管拉伐爾噴管瑞典人拉伐爾1883年在蒸汽渦輪機上應(yīng)用的噴管。 第12頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四擴壓管擴壓管

4、的目的是是氣體減速(dc0).漸擴擴壓管漸縮擴壓管第13頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四思考題教材P132:3.在亞音速和超音速氣流中,下列3種管道適宜做噴管還是擴壓管?第14頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四比較噴管Ma1,噴管漸放Ma1擴壓管Ma1,擴壓管漸縮Ma1 Ma1第15頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四第16次課結(jié)束第16頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四氣體流經(jīng)噴管的速度和流量滯止參數(shù)：流速為0時的參數(shù)；將具有一定速度的氣流在定熵下擴壓，使其速度降低為0，此時的參數(shù)為滯止參數(shù)。用“*”表示

5、用途：為方便計算，作為噴管進口的數(shù)據(jù)。氣體由滯止狀態(tài)進入噴管定比熱理想氣體適用于絕熱流動，任何工質(zhì)，是否可逆都適用第17頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四對無摩擦的絕熱流動，由動量方程定比熱理想氣體第18頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四臨界流速（喉部流速）臨界壓力比第19頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四單原子氣體，雙原子氣體，多原子氣體，過熱水蒸氣，飽和水蒸氣，臨界壓力比第20頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四臨界流速（喉部流速）第21頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四流量和最大流

6、量 穩(wěn)定流動，通常按喉部參數(shù)計算流量只適用于定熵流動第22頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四滯止參數(shù)滯止焓滯止溫度滯止壓力滯止比體積第23頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四噴管背壓噴管出口的壓力稱為背壓。p1p2pb漸縮噴管是提速降壓的，壓力由p1降為p2后噴出，其中p2的最小值為pc（此時速度最大），當出口壓力（背壓）大于pc時，也就是速度沒提到音速，此時p2=pb；當pbpc，由于p2最小降為pc，則p2=pc第24頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四思考題教材P1324.第25頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分

7、，星期四作業(yè)教材P1335-4，5-5 選做5-6，5-7 必做第26頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四 本次課結(jié)束第27頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四例題5-1空氣進入某縮放噴管時的流速為300m/s，壓力為0.5MPa，溫度450K求：各滯止參數(shù)以及臨界壓力和臨界流速。若出口截面壓力為0.1MPa，則出口流速和出口溫度各為多少？（按定比熱理想氣體計算，不考慮摩擦？第28頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四例題5-1解：空氣有關(guān)參數(shù)，查表 0=1.4, cp0=1.005 kJ/(kg.K), Rg =0.2871 kJ/(

8、kg.K)第29頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四例題5-1空氣理想氣體， 0=1.4第30頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四例題5-1若題意為漸縮管而不是縮放管，那么出口流速是多少？由于出口截面壓力小于臨界壓力，因此P2=Pc, c2=cc第31頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四例5-2試設(shè)計一噴管,流體為空氣,已知P*=0.8MPa,T*=290K,噴管出口壓力p2=0.1MPa,流量qm=1kg/s(按定比熱理想氣體計算,不考慮摩擦)第32頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四例5-2解:對空氣0=1.4

9、,縮放形噴管Why?第33頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四例5-2出口截面喉部截面第34頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四例5-2噴管設(shè)計為圓形,喉部及出口直徑:LDminD2取漸放段錐角為10第35頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四理論壓氣功(可逆過程)指什么功目的：研究耗功，越少越好活塞式壓氣機的壓氣過程技術(shù)功wt第36頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四(1)、特別快，來不及換熱。(2)、特別慢，熱全散走。(3)、實際壓氣過程是 可能的壓氣過程sTn第37頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49

10、分，星期四 三種壓氣過程的參數(shù)關(guān)系第38頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四壓氣機消耗的功活塞式壓氣機的壓縮過程接近多變過程對理想氣體的多變壓縮,定溫壓縮及定比熱定熵壓縮過程,壓氣機消耗的功計算公式見教材P126.第39頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四活塞式壓氣機的余隙影響避免活塞與進排氣閥碰撞，留有空隙余隙容積壓縮過程排氣，狀態(tài)未變殘留氣體膨脹進新氣，狀態(tài)未變第40頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四活塞式壓氣機的余隙影響活塞排量研究VC對耗功和產(chǎn)氣量的影響新氣量產(chǎn)氣量有效吸氣容積第41頁，共63頁，2022年，5月20日，7點

11、49分，星期四余隙容積VC對理論壓氣功的影響設(shè)12和43兩過程n相同功面積12341面積12561面積43564第42頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四余隙容積VC對理論壓氣功的影響余隙對單位產(chǎn)氣量耗功不影響第43頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四余隙容積VC對產(chǎn)氣量的影響定義容積效率令余隙比工程上一般3%8%第44頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四余隙容積VC對產(chǎn)氣量的影響討論：（1） 一定，c （2） c 和n一定，極限第45頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四余隙影響例題已知：求（1）有余隙時的排氣量和

12、耗功 （2）無余隙時的排氣量和耗功解：（1）有效容積Vh第46頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四例題(1)有余隙影響第47頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四余隙影響例題解：（2）無余隙時的排氣量和耗功第48頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四本次結(jié)束第49頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四 三種壓氣過程功的計算最小重要啟示第50頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四分級壓縮中間冷卻第51頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四兩級壓縮中間冷卻分析有一個最佳增壓比 省功第52頁

13、，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四最佳增壓比的推導(dǎo) 省功第53頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四最佳增壓比的推導(dǎo) 省功欲求w分級最小值，第54頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四最佳增壓比的推導(dǎo) 省功w分級最小值，最佳增壓比可證明若m級第55頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四分級壓縮的其它好處 潤滑油要求t160180,高壓壓氣機必須分級第56頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四分級壓縮的級數(shù)省功分級降低出口溫多級壓縮達到無窮多級(1)不可能實現(xiàn)(2)結(jié)構(gòu)復(fù)雜(成本高)所以，一般采用 2 4 級壓縮T第57頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四例題例5-3,5-4此題很簡單,直接套用公式計算壓氣機的參數(shù)要求課外自學(xué)第58頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四作業(yè)教材P1335-10,5-11 自選1題第59頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期四本章課結(jié)束本章到此結(jié)束第60頁，共63頁，2022年，5月20日，7點49分，星期