第八章稳定流动基本方程市公开课一等奖省赛课获奖课件

第八章

气体与蒸汽流动太原电力高等专科学校电话：2646921（宅）电话：2646224（办）张天孙教授山西大学工程学院第1页稳定流动基本方程连续性方程＝定值稳定流动能量方程过程方程声速、马赫数

Ma＞1超声速气流Ma＝1声速气流Ma＜1亚声速气流第2页气体在喷管中流动特征速度改变与热力状态参数改变之间关系

速度与压力速度与比容速度与温度速度改变与管道截面积改变之间关系第3页马赫数与喷管选型当Ma＜1时dc＞0,则dA＜0渐缩型喷管当Ma＞1时dc＞0,则dA＞0渐扩型喷管当Ma＜1→Ma＞1时,则dA＜0→dA＞0缩放型喷管(拉伐尔喷管)缩放型喷管喉部Ma=1,c=a处于临界状态当气体在喷管中充分膨胀时,声速沿着气流方向逐步降低.第4页喷管中气体流速流量计算滞止状态在绝热条件下,气体流速定熵变为零那一点状态称为可逆绝热滞止状态.气体在管道中流动,依据稳定流动能量方程,任意截面上总能量是守恒.第5页可逆绝热滞止参数确实定理想气体滞止焓滞止温度滞止压力滞止比体积或第6页可逆滞止参数确实定水蒸气滞止焓滞止熵在h-s图上可确定绝热滞止状态,查

第7页喷管中气体流速喷管出口流速该公式是喷管流速计算最基本,它适合用于理想气体,水蒸气,可逆,不可逆过程临界流速计算.使用时只需将对应终点焓值代入即可.第8页喷管临界流速临界压力比β气体流经喷管时,其临界压力与其入口滞止压力之比称为临界压力比.第9页临界压力比临界压力比仅与气体性质相关对于理想气体:单原子气体k=1.67=0.487双原子气体k=1.4=0.528多原子气体k=1.3=0.546对于水蒸气:过热蒸汽k=1.3=0.546干饱和蒸汽k=1.135=0.577第10页喷管中气体流量计算第11页气体在喷管中有摩擦流动气体在喷管中有摩擦流动是不可逆过程,有能量损耗,工程上用以描述这种情况有速度系数,喷管效率和能量损失系数三种方式.喷管速度系数φ:喷管出口气体实际流速与出口气体理想流速之比.第12页喷管效率喷管效率η:喷管出口气体实际动能与喷管出口气体理想动能之比,或喷管实际焓降与理想焓降之比,称为喷管效率.第13页能量损失系数ζ能量损失系数ζ:因为摩擦引发喷管内气流动能损失与喷管出口气流理想动能之比称为能量损失系数.φ,η及ζ三者之关系:第14页喷管出口气体实际流速流量第15页喷管出口气体实际状态点喷管出口气体实际状态点确实定对于水蒸气,如图中点所表示.第16页有效能损失

理想气体水蒸气第17页主要说明蒸汽可逆绝热流经喷管,喷管各截面处蒸汽滞止参数均相等,均为.蒸汽有摩擦绝热流经喷管,应先确定喷管某一截面处蒸汽实际点,再等熵滞止到,即可确定各截面处蒸汽滞止参数.在有摩擦流动中,蒸汽滞止参数除滞止焓相等外,不一样截面处蒸汽其余滞止参数均不相等.第18页绝热节流特点绝热节流前,后稳定截面上焓值相等.但绝不能将绝热节流过程了解为等焓过程.绝热节流过程是经典不可逆过程.工程中常见节流现象,如气体流经阀门,节流孔板及汽轮机中汽封等.

理想气体经绝热节流状态参数改变水蒸气经绝热节流状态参数改变第19页思索题气体流经喷管时,确保气体流速增加条件是什么?

解:气体压力降低dp＜0,气体比体积增大dv＞0,气体温度降低dT＜0.由

可知dc＞0,喷管截面积改变Ma＜1时,dA＜0,渐缩型喷管;Ma＞1时,dA＞0,渐扩型喷管;由Ma＜1增至Ma＞1时,dA＜0→dA=0→dA＞0缩放型喷管.第20页例题1

流量

过热蒸汽可逆绝热流经一缩放喷管.入口压力,温度

℃,初速

喷管出口背压.求喷管出口蒸汽流速及喷管出口截面积.解:查水蒸气图或表可得第21页例题2利用节流测量管道中湿蒸汽干度.第22页作业思索题:200页8,9,10,11,12,13.作业题:8-2,8-4,8-7,8-9,8-11,8-13,8-14,8-15.第23页本章小结重点:(1)稳定流动基本方程(2)气体在喷管