第八章穩(wěn)定流動基本方程市公開課一等獎省賽課獲獎課件

第八章

氣體與蒸汽流動太原電力高等?？茖W校電話：2646921（宅）電話：2646224（辦）張?zhí)鞂O教授山西大學工程學院第1頁穩(wěn)定流動基本方程連續(xù)性方程＝定值穩(wěn)定流動能量方程過程方程聲速、馬赫數(shù)

Ma＞1超聲速氣流Ma＝1聲速氣流Ma＜1亞聲速氣流第2頁氣體在噴管中流動特征速度改變與熱力狀態(tài)參數(shù)改變之間關系

速度與壓力速度與比容速度與溫度速度改變與管道截面積改變之間關系第3頁馬赫數(shù)與噴管選型當Ma＜1時dc＞0,則dA＜0漸縮型噴管當Ma＞1時dc＞0,則dA＞0漸擴型噴管當Ma＜1→Ma＞1時,則dA＜0→dA＞0縮放型噴管(拉伐爾噴管)縮放型噴管喉部Ma=1,c=a處于臨界狀態(tài)當氣體在噴管中充分膨脹時,聲速沿著氣流方向逐步降低.第4頁噴管中氣體流速流量計算滯止狀態(tài)在絕熱條件下,氣體流速定熵變?yōu)榱隳且稽c狀態(tài)稱為可逆絕熱滯止狀態(tài).氣體在管道中流動,依據(jù)穩(wěn)定流動能量方程,任意截面上總能量是守恒.第5頁可逆絕熱滯止參數(shù)確實定理想氣體滯止焓滯止溫度滯止壓力滯止比體積或第6頁可逆滯止參數(shù)確實定水蒸氣滯止焓滯止熵在h-s圖上可確定絕熱滯止狀態(tài),查

第7頁噴管中氣體流速噴管出口流速該公式是噴管流速計算最基本,它適合用于理想氣體,水蒸氣,可逆,不可逆過程臨界流速計算.使用時只需將對應終點焓值代入即可.第8頁噴管臨界流速臨界壓力比β氣體流經(jīng)噴管時,其臨界壓力與其入口滯止壓力之比稱為臨界壓力比.第9頁臨界壓力比臨界壓力比僅與氣體性質相關對于理想氣體:單原子氣體k=1.67=0.487雙原子氣體k=1.4=0.528多原子氣體k=1.3=0.546對于水蒸氣:過熱蒸汽k=1.3=0.546干飽和蒸汽k=1.135=0.577第10頁噴管中氣體流量計算第11頁氣體在噴管中有摩擦流動氣體在噴管中有摩擦流動是不可逆過程,有能量損耗,工程上用以描述這種情況有速度系數(shù),噴管效率和能量損失系數(shù)三種方式.噴管速度系數(shù)φ:噴管出口氣體實際流速與出口氣體理想流速之比.第12頁噴管效率噴管效率η:噴管出口氣體實際動能與噴管出口氣體理想動能之比,或噴管實際焓降與理想焓降之比,稱為噴管效率.第13頁能量損失系數(shù)ζ能量損失系數(shù)ζ:因為摩擦引發(fā)噴管內氣流動能損失與噴管出口氣流理想動能之比稱為能量損失系數(shù).φ,η及ζ三者之關系:第14頁噴管出口氣體實際流速流量第15頁噴管出口氣體實際狀態(tài)點噴管出口氣體實際狀態(tài)點確實定對于水蒸氣,如圖中點所表示.第16頁有效能損失

理想氣體水蒸氣第17頁主要說明蒸汽可逆絕熱流經(jīng)噴管,噴管各截面處蒸汽滯止參數(shù)均相等,均為.蒸汽有摩擦絕熱流經(jīng)噴管,應先確定噴管某一截面處蒸汽實際點,再等熵滯止到,即可確定各截面處蒸汽滯止參數(shù).在有摩擦流動中,蒸汽滯止參數(shù)除滯止焓相等外,不一樣截面處蒸汽其余滯止參數(shù)均不相等.第18頁絕熱節(jié)流特點絕熱節(jié)流前,后穩(wěn)定截面上焓值相等.但絕不能將絕熱節(jié)流過程了解為等焓過程.絕熱節(jié)流過程是經(jīng)典不可逆過程.工程中常見節(jié)流現(xiàn)象,如氣體流經(jīng)閥門,節(jié)流孔板及汽輪機中汽封等.

理想氣體經(jīng)絕熱節(jié)流狀態(tài)參數(shù)改變水蒸氣經(jīng)絕熱節(jié)流狀態(tài)參數(shù)改變第19頁思索題氣體流經(jīng)噴管時,確保氣體流速增加條件是什么?

解:氣體壓力降低dp＜0,氣體比體積增大dv＞0,氣體溫度降低dT＜0.由

可知dc＞0,噴管截面積改變Ma＜1時,dA＜0,漸縮型噴管;Ma＞1時,dA＞0,漸擴型噴管;由Ma＜1增至Ma＞1時,dA＜0→dA=0→dA＞0縮放型噴管.第20頁例題1

流量

過熱蒸汽可逆絕熱流經(jīng)一縮放噴管.入口壓力,溫度

℃,初速

噴管出口背壓.求噴管出口蒸汽流速及噴管出口截面積.解:查水蒸氣圖或表可得第21頁例題2利用節(jié)流測量管道中濕蒸汽干度.第22頁作業(yè)思索題:200頁8,9,10,11,12,13.作業(yè)題:8-2,8-4,8-7,8-9,8-11,8-13,8-14,8-15.第23頁本章小結重點:(1)穩(wěn)定流動基本方程(2)氣體在噴管