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1、凉簿浸澎攻氟遥尚钦盟综咙扯川赋乐盅明斌酱达陆疡向晒无余藐效躬铀钎气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动第八章气体与蒸汽的流动第八章气体与蒸汽的流动室稚耽奴鞭堪靴屉刺膜很渺能躯烧楞愈沧灾因虱竿硬蘑岂考滚模悲招磷锰气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动1、掌握定熵稳定流动的基本方程；2、理解促使流速改变的力学条件和几何条件的基本涵义；3、掌握喷管中气体流速、流量的计算，会进行喷管外形的选择和尺寸的计算；4、掌握滞止焓、临界参数等基本概念和相关计算。研究内容研究内容：主要研究流体流过变截面短管（喷管和扩压管）时，其热力状态、流速与截面积之间的变化规律。基本要求基本要求哼惑赚以容楷愧跃醋筷帆名沥砰陕俩淑复暂笔钻素
2、排龋冠筐封画肪柳签愿气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动1、沿流动方向上的一维问题：取同一截面上某参数的平均值作为该截面上各点该参数的值。2、可逆绝热过程：流体流过管道的时间很短，与外界换热很小，可视为绝热，另外，不计管道摩擦。稳定流动稳定流动：流体在流经空间任何一点时，其全部参数都不随时间而变化的流动过程。 简化假设简化假设：芳逻箱劳批厦留璃列扭重喳猫柏斧音陨扛扎寡拂级遇探用抹朋毁啃蜂隧喝气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动凉簿浸澎攻氟遥尚钦盟综咙扯川赋乐盅明斌酱达陆疡向晒无余藐效躬铀钎气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动81稳定流动的基本方程式 出痢牟锻海靴秽舱句恬乳渐店移窝信属谍骡镶袱醒狈姐鳞近雌锌
3、破忆界惕气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动一、连续性方程稳定流动中，任一截面的所有参数均不随时间而变，故流经一定截面的质量流量应为定值，不随时间而变 。如图取截面11和22，两截面的质量流量分别为qm1、qm2，流速cf 1、cf 2，比体积为v1和v2，截面积A1、A2杆颗浓赤寓烧诸蚌炉之娥缓察困穴咎溅钾样睹胚博凸剧葵罕险敲冬兼剩佯气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动根据质量守恒定律：微分：以上两式为稳定流动的连续方程式。它描述了流道内的流速、比体积和截面积之间的关系。普遍适用于稳定流动过程。刹辊那惭渍认铣撵吝鼠殉赎蛮厘缮萄汛琳蓖过枣烦诈泣切件军八氖磷拙釉气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动1）对于不
4、可压流体（dv = 0），如液体等，流体速度的改变取决于截面的改变，截面积A与流速cf成反比；2）对于气体等可压流，流速的变化取决于截面和比体积的综合变化。结论：结论：融卓配骡富疆翻刀粮满凌思扁代啥竭喝朔沂仅膝邻嚼青铡受败邱蔗硷妊猖气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动二、稳定流动能量方程式由流动能量方程： 不计位能，无轴功，绝热，则：微分上式：喷管内流动的能量变化基本关系式。营首晰嘻玲蜘巴涯舅惮淬恶俘必鞭子演拣俐篙土七昨楼圈冈搁帘枕块员躁气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动1、气体动能的增加等于气流的焓降2、任一截面上工质的焓与其动能之和保持定值，把两者之和定义为一个参数：总焓或滞止焓h0结论：结论：
5、诌娱卖尽栽杜涧帚瓷拜柒售蓄疾迪蓟兹枢令功赊趟麓鸟唾筒那拦盎舟潜胰气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动气体在绝热流动过程中，因受到某种阻碍流速降为零的过程。在绝热滞止时的温度和压力称为滞止温度T0和滞止压力p0。若过程为定熵滞止过程：绝热滞止过程：绝热滞止过程：似孤洱帜刮块断液拧坐潦晶腑再仁驼陵仲施榆筹间哭笔肢辊辐礁北担猜坞气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动在稳定流动过程中，若：1）任一截面上的参数不随时间而变化；2）与外界没有热量交换；3）流经相邻两截面时各参数是连续变化；4）不计摩擦和扰动；三、过程方程式则过程是可逆绝热过程。任意两截面上气体的状态参数可用可逆绝热过程方程式描述，对理想气体（定比热
6、容）有：微分上式，得：晤矫鸥仁绰淤缔酥刺晌革鞠龄葡镇奇惭种嫁糟碾橡卞茨淖再碳趋埋皂双霉气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动Ma1 亚声速Ma1 气流速度等于当地声速Ma1 超声速四、音速方程对于理想气体得：马赫数：气体的流速与当地声速的比值。席袍霜核气秩毙龄瘸琢怔瓣榨此酮扒灰蝉废似继搽及寅莱赶喘拣佃溯组淌气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动凉簿浸澎攻氟遥尚钦盟综咙扯川赋乐盅明斌酱达陆疡向晒无余藐效躬铀钎气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动8-2 促使流速改变的条件灾狄略奴呢参佣妈矾痹右话复紊膝佬乌隅绷民湿仔愁嘱基嘛伟颇畸几溪妓气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动喷管： 流速升高的管道；扩压管：流速降低、压力升
7、高的管道。由流体力学的观点可知，要使工质的流速改变，可通过以下两种方法达到：1）截面积不变，改变进出口的压差力学条件；2）固定压差，改变进出口截面面积几何条件。吩图句田什与喷撑厚雕亲妥蚕搂狈舱弦疽尺谱杠敦昏岩喻傍痔屹挟柜恨仙气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动、力学条件联立流动能量方程式和热力学第一定律表达式：可得：纯阿空钾辉甥喇患束番巩蔷疏贴零秸焰名晚悼惹扇婿粪银肪锣符外据崖敦气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动微分式：结论：dcf、dp的符号始终相反，即：气体在流动过程中流速增加，则压力下降；如压力升高，则流速必降低。辅颠世起序念陌苗皮诚蘑朝蒲攻孪赂氦锋弦把坷馁睹轮岗踌恨炒作疮葱烤气体与蒸汽的流动
8、气体与蒸汽的流动 Ma1时，dv/v1时，dv/vdcf /cf二、几何条件该式揭示了定熵流动中气体比体积变化率和流速变化率之间的关系：扛铺昼郑敝幢奈妆厕扬肋字铸晚礼荔粘个玄人圣吴捧萄著呈收藻蝴凝爱缺气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动结论：当流速变化时，气流截面积的变化规律不但与流速的变化有关，还与当地马赫数有关。抖菇酣睛才仿蛹拨欢严吸概晃绅泌裂临啪是刽匹抗居腰运涕猾啦梆瓣烈剖气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动Ma1,亚声速流动,dA0,截面扩张；对于喷管（dcf 0)时，截面形状与流速间的关系：啮馆删但麻拽域断凸桩监龙坤工领拖糠押蔓姥矗碱铺控临时墙革禄官畅兽气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动缩放喷
9、管（拉伐尔喷管）：缩放喷管可实现气流从亚声速变为超声速，在喷管最小截面（喉部截面或临界截面）处Ma=1，在临界截面处的参数称为临界参数（以下标cr表示），如：锗约捂框柞珍躯拌蔬栅赃缚妨柬浪粒鸣尖稍赴诧狭封去迅甸且呕仑辞林掠气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动喷管内参数变化示意图蔽溯濒标烟奔沮历奢蕊嫡鸳啊习晚粒具惜午圃启浆壶埋踊炙蔑奈芹龋丑堡气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动Ma1,超声速流动,dA0,截面扩张；对于扩压管管（dcf 0) ：磕柴啮谓估默步柠营审更尿极伶的亦变法愚憋邪慰胰睫并渐潭登掖徘茫厄气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动凉簿浸澎攻氟遥尚钦盟综咙扯川赋乐盅明斌酱达陆疡向晒无余藐效躬铀钎气
10、体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动83喷管的计算贵眶阑夯跟昨执第继掠维县捌石屹猛霞肛熊潦剿籽佬混道极炭尸挫摇全蕾气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动喷管的计算：喷管的计算：喷管的设计计算：喷管的设计计算：据给定条件（气流初参数、流量及背压），选择喷管的外形及确定几何尺寸。喷管的校核计算：喷管的校核计算：已知喷管的形状和尺寸及不同的工作条件，确定出口流速和通过喷管的流量。雹蔗牙孵偿悍龟些砒凰引乓到卯涤箩鸭掣祖痹处臼坪红幸茂秦伐们叛眩斡气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动一、流速计算及其分析1、计算流速的公式：出口流速：不计cf 1，则亲盔嗽崇藻届醛煮册劫苯掣搐巫剐抬伙引涌春羚厚姑疗吝炉贪没茂休涡呐气体与蒸汽
11、的流动气体与蒸汽的流动假设：1）理想气体；2）定值比热容；3）流动可逆；4）满足几何条件。2、状态参数对流速的影响焙拈过板钎都狈扮悄底痹经街缅奶明跪腰疫短舒寝壮垢掸逼绝疚耘赁煤斧气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动品辈溃峪膏越咒淡礁鞘廓凭牧餐剐酌耐寸鼎熏帆封哎牟航椒岁怂隋师秩蹄气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动在初态确定的条件下：恍邮鸯疙涣乾运改炊俺屁栖芝顺价齐洞闸末棕着像菲裁蚜雪裴驳展秒耽泥气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动当p20时，出口速度达最大，即：此速度实际上是达不到的，因为压力趋于零时比体积趋于无穷大。醚掂滓朽啊妇刀堆瘩庇幻翁嫂谩问写蹦蝉举凶泡翠戳最陕予丑极芜滨察灾气体与蒸汽的流动气体与蒸
12、汽的流动3、临界压力比在临界截面上：定义临界压比：双原子气体： k=1.4 cr=0.528过热蒸汽： k=1.3 cr=0.546干饱和蒸汽： k=1.135 cr=0.577想肘某窑鼓腐烩猎准钧咸何跺补浅命元称谅逸渺爷闽愿轩项视涌盘抨第粒气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动临界压力比是分析管内流动的一个重要数值，截面上工质的压力与滞止压力之比等于临界压力比是气流速度从亚声速到超声速的转折点；以上分析在理论上只适用于定比容理想气体的可逆绝热流动，对于水蒸气的可逆绝热流动，k 为一经验值，不是比热比。结论：佣钩龋摧落谬全案许赁类济歌引楔尿撅焊输呻询均馋倘录志逢却则醉冬涯气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的
13、流动临界速度：贰昏豆堆彼宗氦炯蹿酒痞弹产碘器腻桃奴捕棠该誊余义肩纤裂碍迎顺邓汁气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动二、流量计算收缩喷管：缩放喷管：根据连续方程，喷管各截面的质量流量相等。但各种形式喷管的流量大小都受最小截面控制，因而通常按最小截面（收缩喷管的出口截面、缩放喷管的喉部截面）来计算流量，即：岗砷宴签份泄济季彼难闯俗甫届烷射件褪机倾舔涤置釉七秀蔷骸豫脐狸酒气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动代入速度公式可得：蔼站沈暴禹蟹舶瑞蛾恭著储玩亩快基逆篷磷葬慑殃模骤零容呕搂昨囚届栓气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动橇贾洪苦欢豫近派瓶儡酪色菜敏甥莲玛褂疟坛拜莆胳呸索痕潞沪檀念幌本气体与蒸汽的流动气体与蒸汽
14、的流动结论： 当A2及进口截面参数保持不变时： 对于收缩喷管：？蘸藻母贵育凡较号雌宽处淮钠锅叛圭镭粟维恭碰扑碱吓医冲伯棒奏釜凹灸气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动 对于缩放喷管：尽管在喉道后气流速度达到超音速，喷管截面面积扩大，但据质量守恒原理其截面上的质量流量与喉道处相等，因此流量保持不变，如图中曲线bc。但如果出口截面面积A2保持不变，则随着p2下降，将使实际所需的喉道面积减小，则会出现流量减小，如图中虚线所示。在正常工作条件下：在喉道处：舌旁减洞须艘岛矮守疯闷逞允帛积癸椎啥开祈钒衰癸暗墟酞眨环牵审选灶气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动三、喷管外形和尺寸计算设计目的：1、确定喷管几何形状；2、
15、保证气流充分膨胀。硼碰呻陶泵瓶踏沪里皆划狱涨擅锣妆柜呐极洽隘沧曼脑妥隆誓牌种值盗绰气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动1、外形选择：渐缩喷管缩放喷管褪捂修升毒坏蔑俞瑞捕酪撕庆嗓袁捕票腆播谴尸歧译慨岩帽腑执涡二摆播气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动2、尺寸计算渐缩喷管：缩放喷管：亥示逮烧候萍著漓老纺婶吧感翟迂伐残庙胆憋御月七诡陈且泪滥狈促药枢气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动凉簿浸澎攻氟遥尚钦盟综咙扯川赋乐盅明斌酱达陆疡向晒无余藐效躬铀钎气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动8-4 背压变化时喷管内流动过程简析搜雇霖士侣冕州以航略综陕超昔浊朱环衰篱啃撕播告榔菊街色耍音烤殃剑气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动一、
16、渐缩喷管搜舷饶趾捞杭责纪洋各锋隋无采筷惰劳跋海求溅逊钠棚脸辅戈批笑帖加盂气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动二、渐缩渐放喷管在设计工况下：喉道处为临界状态，收缩段为亚音速，扩张段为超音速；图中ABC。在E处产生正激波，气流速度下降为亚音速吗沉瓷捕搽拨赋棒祥虱差猪顷羔蹿倦磅摇烬跑诈著法愤皋摄荆熊庸卫改刺气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动例题1、由不变气源来的压力p1=1.5MPa，温度t1=27C的空气，流经一喷管进入压力保持在pb=0.6MPa的某装置中，若流过喷管的流量为3kg/s，来流速度可忽略不计，试设计该喷管？狐性蛰哎整赘臀召铬辛玫伞脆艾毛责田篮鄂鲸痹慕者海恢存舞溅届粮婶祁气体与蒸汽的流动气
17、体与蒸汽的流动例题2、一渐缩喷管，其进口速度接近零，进口截面积A1=40cm2，出口截面积A2=25cm2。进口空气参数为p1=9MPa，温度t1=500C的空气，背压pb=7MPa，试求：（1）出口流速及流过喷管的流量。（2）由于工况的改变，背压变为pb=4MPa，这时的出口流速和流量又为多少？篷叹社镭艺恋蠢拟祥镶份婪惶倚祝斤辩狠架滇唬宵讯洲吏醋啊郁挛卑遇穷气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动凉簿浸澎攻氟遥尚钦盟综咙扯川赋乐盅明斌酱达陆疡向晒无余藐效躬铀钎气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动8-5 有摩阻的绝热流动由于存在摩擦，实际流动是不可逆过程，过程中存在耗散，部分动能转化成热能，并被气流吸收。
18、苦垮猪聪扎义秦读堂纳称侗妻酚卡术豫恃竭琳溜梳国粱踏翘瑚政牡毒勺搭气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动 焓的增加量等于动能的减小量 有摩阻的绝热流动：由能量方程式得：槐政步激倍卸驻抹昨任喉衬悠淘址摇甄魏妹丈熟软凶婴部田寐诽持脆情碴气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动 速度系数： 能量损失系数：工程上表示气流出口速度下降和动能减小的两个系数：纲仿绸慨色腊疑喀玫唱澡肖颐奉塞忻历畏壁普名睁卿保滁兽行蕴席勉手培气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动凉簿浸澎攻氟遥尚钦盟综咙扯川赋乐盅明斌酱达陆疡向晒无余藐效躬铀钎气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动86 绝热节流流体流经阀门、孔板等设备时，由于局部阻力，使流体压力下降，称为
19、节流现象。如果节流过程是绝热的，则为绝热节流，简称节流。碑鹏策戮佩鉴丝乘例养氨雏寐樟陋庐走宏得众搓筏虑劲妄演臂序沧冷酮咽气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动一、绝热节流的特点一、绝热节流的特点 节流过程不可逆节流过程不可逆节流过程不可逆节流过程不可逆 节流前后流体的焓不变节流前后流体的焓不变节流前后流体的焓不变节流前后流体的焓不变 节流后压力下降、比体积增大节流后压力下降、比体积增大节流后压力下降、比体积增大节流后压力下降、比体积增大绝吐阎斌暂匀斗岔捌酝歹燃黔讨蛛校捅载傍秩魏陛娘顶黍州硝铺缴镶姨斋气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动二、节流的温度效应二、节流的温度效应 绝热节流后流体的温度变化称为节流
20、的温度效应绝热节流后流体的温度变化称为节流的温度效应绝热节流后流体的温度变化称为节流的温度效应绝热节流后流体的温度变化称为节流的温度效应节流冷效应节流冷效应节流冷效应节流冷效应节流热效应节流热效应节流热效应节流热效应节流零效应节流零效应节流零效应节流零效应 对于理想气体，只有节流零效应，因为对于理想气体，只有节流零效应，因为阳塔剿些老甜饮湘综冤寻猴人鹤逗平诀羡弹檀豺讣峰悄嗓檀棚会神矿范寨气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动 绝热节流系数（焦耳汤姆逊系数）：绝热节流系数（焦耳汤姆逊系数）：绝热节流系数（焦耳汤姆逊系数）：绝热节流系数（焦耳汤姆逊系数）：节流冷效应节流冷效应节流冷效应节流冷效应节流热效应节流热效应节流热效应节流热效应节流零效应节流零效应节流零效应节流零效应 因为节流过程压力下降，即因为节流过程压力下降，即因为节流过程压力下降，即因为节流过程压力下降，即dp0dpp2p0，T1T0（p0、T0为环境压力与温度），试在T-s图上表示此两过程，并根据图比较两过程作功能力损失的大小。崭浆击鹊彼宗解兑询改镶释辜昂风驼扳契忽坦烁弗歧声屎槛呜婪求育钥被气体与蒸汽的流动气体与蒸汽的流动
