气体与蒸汽的流动

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1、第六章气体与蒸汽的流动（本章自学）7/16/20211基本要求1、 掌握促使喷管流速改变的力学条件和几何条件，以及这二个条件对流速的影响，理解管速、当地音速、马赫数的含义。2、 节流的特点。7/16/20212河海大学机电工程学院在热力过程中，常要处理气体和蒸汽的流动过程。蒸汽轮机、燃气轮机中，高温高压的气体通过喷管，产生高速流动，高速气流冲击叶轮旋转而输出机械功。火箭尾喷管、喷射式抽气器、扩压管等喷管内的流动。本章研究：气体在流经喷管时气流参数变化、气体压力及流道截面积的关系；流动过程中气体能量传递和转化。7/16/20213河海大学机电工程学院§6-1稳定流动的基本方程式条件：

2、稳定一维可逆绝热7/16/20214河海大学机电工程学院一、连续性方程在各个截面上流量相等7/16/20215河海大学机电工程学院二、绝热过程方程式气体在稳定流动中若与外界没有热量交换，且气体流经相邻两截面时各参数是连续变化的，同时又无磨擦和扰动,则过程是可逆绝热过程。方程式：7/16/20216河海大学机电工程学院三、稳定流动能量方程式通常可以把流动过程当作绝热微分高度变化也可忽略不计，流动过程中不对外作功7/16/20217河海大学机电工程学院(3)滞止压力(2)滞止温度(1)滞止焓绝热滞止过程气体在绝热流动过程中，因受到某种物体的阻碍而流速降低为零的过程。7/16/20218

3、河海大学机电工程学院？注意：1）音速是状态参数。如空气：2）马赫数亚音速音速超音速当地音速四、音速方程引入当地音速。7/16/20219河海大学机电工程学院§6-2喷管内流速变化的条件一、喷管内流速变化的力学条件因为流动可逆绝热，比较流动能量方程力学条件热力学第一定律7/16/202110河海大学机电工程学院力学条件讨论：喷管扩压管与7/16/202111河海大学机电工程学院二、喷管内气体流速变化的几何条件力学条件过程方程连续性方程几何条件7/16/202112河海大学机电工程学院几何条件讨论：1）cf与A的关系还与Ma有关，对于喷管渐缩喷管渐扩喷管临界截面（喉部截面）上速度达到当

4、地音速。该截面上的参数称为临界参数。7/16/202113河海大学机电工程学院2）当促使流速改变的压力条件得到满足的前提下喷管进出口截面的压力差恰当时，渐缩喷管中气体流速的最大值只能达到当地音速，而且只可能出现在出口截面上。以低于当地音速流入渐扩喷管不可能使气流加速。使气流从亚音速加速到超音速，必须采用渐缩－渐扩喷管——拉法尔喷管喷管中各截面上的气流速度与喷管各截面上的当地音速的变化关系。压差是使气流加速的基本条件，几何形状是使流速改变必不可少的条件。7/16/202114河海大学机电工程学院c)由亚声速变化到超声速，采用缩放管。在最小截面处速度达到声速cf=cc)由超声速到亚声速

5、，采用缩放管。在最小截面处速度达到声速cf=c。喷管和扩压管1)喷管：增加流速，降低压力2)扩压管：增大压力，减小流速a)Ma<1，dA>0，采用渐扩管b)Ma>1，dA>0，采用渐缩管a)Ma<1，dA<0，采用渐缩管b)Ma>1，dA>0，采用渐扩管7/16/202115河海大学机电工程学院§6-4绝热节流1.节流定义:气体或蒸汽在管道中流动时，由于遇到突然缩小的的狭窄通道，如阀门﹑孔板等，而使流体压力显著下降的现象。2.绝热节流:如果流体在节流时，与外界没有热量交换，则称为绝热节流。3.节流前后特点:(1)p(2)h相等，但非等焓过程(3)S(4)T变化的条件理想气体:T1=

6、T2实际气体:T可，也可，也可不变，视节流时气体所处的状态及压降的大小而定。7/16/202116河海大学机电工程学院工质在喷管中流动，不论初终态如何变化，喷管最小截面一定处于临界状态。绝热节流过程是定焓过程。音速是定值，任意地点的音速都是相同的。只要背压足够低，渐缩喷管中气流流速也能达到超音速。气流通过渐缩型管道时流速一定增加。判断题7/16/202117河海大学机电工程学院