热工基础-05第五章_热工基础应用ppt课件.ppt

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1、第五章热工基础的应用第一节　喷管和扩压管本章研究气体和蒸气在变截面短管内的流动。最后获得喷管和扩压管的流动规律.先分析可逆流动，然后对不可逆过程进行修正。流动为一元流动。先分析理想气体过程，再分析蒸气过程。一稳定流动的基本方程式1、质量守恒方程1122对上式进行微分得2、能量守恒方程对于稳定流动过程有对于变截面短管内的流动有对于微元过程有可逆时（5---1b)流动过程中,当c=0的点称为滞止点，相应的参数称为滞止参数。对于理想气体有01Ts3、过程方程对于理想气体可逆过程微分后得4、状态方程5、声速和马赫数由物理学可知，声音在介质中传播的速度为对于理想气体定熵过程所以马赫数定义为当M<1

2、时亚声速流动当M>1时超声速流动当M=1时声速流动二流动的特征方程由能中方程可得(力学条件)或上式两边同除于c2,并对方程右边分子和分母同乘以κp得：由过程方程式得将上式代入质量守恒方程得上式称为流动的特征方程。（5---1b)分析特征方程１、当沿流动方向定熵膨胀，压力降低，流速增加时；即(T↓、p↓、c↑)（dc>0喷管)当Ｍ<1时，dA<0,气流截面收缩；当Ｍ=1时，dA=0,气流截面收至最小；当Ｍ>1时，dA>0,气流截面扩张；Ｍ<1Ｍ≤1dA<0渐缩Ｍ>1Ｍ≥1dA>0渐扩Ｍ<1Ｍ=1Ｍ>1dA<0dA>0dA=0缩放２、当沿流动方向定熵压缩，流速减小，压力上升时；　　即(T↑

3、、P↑、C↓)（DC<0,DP>0扩压管)Ｍ>1Ｍ≥1dA<0渐缩Ｍ<1Ｍ≤1dA>0渐扩Ｍ>1Ｍ=1Ｍ<1dA<0dA>0dA=0缩放流体被加速时，沿流动方向流体参数的变化规律(DCF>0)xpcacxpcacＭ<1Ｍ≤1dA<0渐缩Ｍ<1Ｍ=1Ｍ>1dA<0dA>0dA=0pcrTcrccr=cfcr(临界截面)三喷管喷管：用于加速气流的管道称为喷管。１、渐缩喷管２、缩放喷管（拉伐尔喷管）Ｍ<1Ｍ≤1１１２２Ｍ<1Ｍ=1Ｍ>1dA<0dA>0dA=0１１２２1、喷管的流速计算及分析（主要是出口截面的流速计算与分析）由可得对于出口截面当c1<

4、/40p2/p0cf在缩放喷管的最小截面,即临界截面处有则从上式可推得νcr称为临界压比2、喷管的流量计算1/2p2/p001qmabc对于渐缩喷管对于缩放喷管3、喷管的设计在给定流量qm，初始参数p1、t1、c1、及背压pb(喷管出口处环境压力)，设计一喷管。设计的原则是充分利用给定的压差Δp=p1－pb,获得尽可能高的流速。(1)、求滞止参数(2)、选择喷管类型,确定出截面上的压力.(3)、计算出口截面参数及最小截面参数1)若选择的是渐缩喷管,则出口截面就是最小截面M<1Ｍ≤1１１２２012Ts2)若选择的是缩放喷管Ｍ<1Ｍ=1Ｍ>1dA<0dA>0dA=0１１２２**、背压变化对喷

5、管流动的影响以上喷管的设计原则是让喷管的出口压力等于背压，这样就能在喷管中充利用压差来加速气流速度。但当背压发生变化时，流动会发生怎样的变化呢？(1)、渐缩喷管pbp1p2１１２２p2当pb↓，但pb≥pcr=νcr×p0时，p2=pb,喷管正常工作；当pb↓，且pbpcrpb=pcr设计工况(2)、缩放喷管p1Ｍa=1p2pb>p2xppb=p2pb<

6、p2假定设计后缩放喷管的出口压力为p2d=pb当pb↑，即pb>p2d时，p2随着pb的增加而增加，并有p２＝pb,喷管内部出现压力突变(产生激波)，喷管处于非正常工况；当pb↓，即pb

7、不可逆因素的大小用速度系来衡量，定义为也可以用能量损失系数表示，定义为五绝热节流1122绝热节流前后的参数变化为2s1hs2对于理想气体，绝热节流后T2=T1，对于实际气节流后温度如何变化？由一般关系式dh=0时ΜJ称为焦尔—汤姆逊系数,也称为节流的微分效应。由于dp<0，节流后温度的变化取决于μJ>0冷效应区μJ<0热效应区Ti,maxTi,minTp图8－１３　转回曲线转回曲线思考题p244例题空气流经一出口截面面积为A2=10