氣體流動和壓縮課件

第5章

氣體流動和壓縮一元穩(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）課堂練習(xí)P133：習(xí)題5-1v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課堂練習(xí)P133：習(xí)題5-2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)的概念動量方程音速方程當(dāng)?shù)芈曀?gt;0Ma<1(亞音速),噴管漸縮；Ma>1(超音速),噴管漸放??Ma=1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.擴壓管擴壓管的目的是是氣體減速(dc<0)提高壓力(dp>0).漸擴擴壓管漸縮擴壓管思考題教材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?比較噴管Ma<1,噴管漸縮Ma>1,噴管漸放Ma<1→Ma>1擴壓管Ma>1,擴壓管漸縮Ma<1,擴壓管漸放Ma>1→Ma<1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“*”表示用途：為方便計算，作為噴管進(jìn)口的數(shù)據(jù)。氣體由滯止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入噴管定比熱理想氣體適用于絕熱流動，任何工質(zhì)，是否可逆都適用對無摩擦的絕熱流動，由動量方程定比熱理想氣體臨界流速（喉部流速）臨界壓力比臨界流速（喉部流速）流量和最大流量

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滯止參數(shù)滯止焓滯止溫度滯止壓力滯止比體積思考題教材P1324.作業(yè)教材P1335-4，5-5選做5-6，5-7必做例題5-1解：空氣有關(guān)參數(shù)，查表

0=1.4,cp0=1.005kJ/(kg.K),Rg=0.2871kJ/(kg.K)例題5-1空氣理想氣體，

0=1.4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)例5-2解:對空氣0=1.4,縮放形噴管Why?例5-2出口截面喉部截面例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°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(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

三種壓氣過程的參數(shù)關(guān)系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.活塞式壓氣機的余隙影響避免活塞與進(jìn)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(jìn)新氣，狀態(tài)未變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%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，極限余隙影響例題已知：求（1）有余隙時的排氣量和耗功（2）無余隙時的排氣量和耗功解：（1）有效容積Vh例題(1)有余隙影響余隙影響例題解：（2）無余隙時的排氣量和耗功本次結(jié)束

三種壓氣過程功的計算最小重要啟示分級壓縮中間冷卻兩級壓縮中間冷卻分析有一個最佳增壓比

省功最佳增壓比的推導(dǎo)

省功最佳增壓比的推導(dǎo)

省功欲求w分級最小值，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級分級壓縮的其它好處潤滑油要求t<160~180℃,高壓壓氣機必須分級分級壓縮的級數(shù)省功分級降低出口溫多級壓縮達(dá)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)作業(yè)教材P1335-10,5-11自選1題本章課結(jié)束本章到此結(jié)束壓氣機的設(shè)計計算需要壓氣機，想設(shè)計一臺已知：要求