9工程熱力學(xué)教學(xué)課件

1、第九章 氣體和蒸汽的流動(dòng),本章學(xué)習(xí)內(nèi)容,1 研究氣體流動(dòng)過程中,2 研究影響氣體在管內(nèi)流的,氣流速度變化,能量轉(zhuǎn)換,狀態(tài)參數(shù)變化,的規(guī)律,系統(tǒng)的外部條件,管道截面積的變化, 9-1 絕熱流動(dòng)的基本方程,一 概念,穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流(穩(wěn)定流動(dòng)),狀態(tài)不隨時(shí)間變化,恒定的流量,二 幾個(gè)基本方程,連續(xù)性方程,絕熱穩(wěn)定流動(dòng)能量方程,定熵過程方程,(1) 連續(xù)性方程,const,由穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流特點(diǎn),適用于任何工質(zhì),可逆和不可逆過程,截面面積,氣流速度,氣體比容,(2) 絕熱穩(wěn)定流動(dòng)能量方程,適用于任何工質(zhì),可逆和不可逆過程,注：增速以降低本身儲(chǔ)能為代價(jià),(3) 定熵過程方程式,= const,可逆絕熱過程方程式,適用

2、條件: (1)理想氣體 (2)定比熱 (3)可逆,微分,三 音速與馬赫數(shù),微小擾動(dòng)在流體中的傳播速度,壓力波的傳播過程 可作定熵過程處理,(1) 音速,定義式:,定熵過程,理想氣體,只隨絕對(duì)溫度而變,(2) 馬赫數(shù),M1 超音速,M=1 臨界音速,M1 亞音速, 9-2 定熵流動(dòng)的基本特性,得,dc0,dp0,由此可見,dc 0,dp 0,二、管道截面變化的規(guī)律,連續(xù)性方程,可逆絕熱過程方程,注:擴(kuò)壓管dc0,故不同音速下的形狀與噴管相反,噴管和擴(kuò)壓管流速變化與截面變化的關(guān)系,流動(dòng)狀態(tài),管道種類,管道形狀,M1,M1,dc0,dc0,噴管,dp0,1,2,M1,漸縮漸擴(kuò)擴(kuò)噴管M1 漸縮漸擴(kuò)擴(kuò)壓

3、管M1轉(zhuǎn)M1,1,2,M1,M=1,M1,M1,擴(kuò)壓管,dp0,1,2,1,2,1,2,1,2,M=1, 9-3 噴管中流速及流量計(jì)算,一 定熵滯止參數(shù),將具有一定速度的氣流在定熵條件 下擴(kuò)壓，使其流速降低為零時(shí)的參數(shù),二、噴管的出口流速,由絕熱穩(wěn)定流動(dòng)能量方程,對(duì)理想氣體,對(duì)實(shí)際氣體,三、臨界壓力比及臨界流速,(1)臨界壓力比,代入出口流速方程,特別的對(duì) 雙原子氣體：,四、流量與臨界流量,一般通過計(jì)算最小截面的質(zhì)量流量,由連續(xù)性方程知，各個(gè)截面的質(zhì)量流量相等,（1）漸縮噴管的質(zhì)量流量計(jì)算,注意 的取值,（2）漸縮漸擴(kuò)噴管的流量計(jì)算,正常工作時(shí),M=,五、噴管的計(jì)算,1 噴管的設(shè)計(jì)計(jì)算,已知,

4、1) 當(dāng) 即 采用漸縮噴管。,2）當(dāng) 即 采用縮擴(kuò)噴管。,（2）漸縮噴管的校和計(jì)算,已知,1) 當(dāng) 即,2）當(dāng) 即,噴管的最大流量,kg/s, 9-4 擴(kuò)壓管,注:動(dòng)能損失得越多壓力增加得越多,擴(kuò)壓管的擴(kuò)壓比概念,定義式,由能量 方程得,則定熵過程, 9-5 具有摩擦的流動(dòng),定義式,消耗一部分功, 9-6 絕熱節(jié)流,定義：氣體在管道中流過突然縮小的截面， 而又未及與外界進(jìn)行熱量交換的過程,特點(diǎn)：絕熱節(jié)流過程前后的焓相等，但整個(gè)過程絕不是等焓過程。,流體在通過縮孔時(shí)動(dòng)能增加，壓力下降并產(chǎn)生強(qiáng)烈擾動(dòng)和摩擦。擾動(dòng)和摩擦的不可逆性，導(dǎo)致整個(gè)過程的不可逆性。,不可逆性：,絕熱節(jié)流前后參數(shù)的變化,(1) 對(duì)理想氣體,(2) 對(duì)實(shí)際氣體,節(jié)流前后焓不變,溫度不一定不變,絕熱