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1、2020/8/16,河海大学机电工程学院,1,第六章 气体与蒸汽的流动 （本章自学）,2020/8/16,河海大学机电工程学院,2,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。,2020/8/16,河海大学机电工程学院,3,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
2、能量传递和转化。,2020/8/16,河海大学机电工程学院,4,6-1 稳定流动的基本方程式,条件：,稳定 一维 可逆 绝热,2020/8/16,河海大学机电工程学院,5,一、连续性方程,在各个截面上流量相等,2020/8/16,河海大学机电工程学院,6,二、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：,2020/8/16,河海大学机电工程学院,7,三、稳定流动能量方程式,通常可以把流动过程当作绝热,高度变化也可忽略不计，流动过程中不对外作功,2020/8/16,河海大学机电工程学院,8,(
3、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。,2020/8/16,河海大学机电工程学院,9,？,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。,2020/8/16,河海大学机电工程学院,10,6-2 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,2020/8/16,河海大学机电工程学院,11,力学条件讨论：,喷管,扩压管,与,2020/8/16,河海大学机电工程学院,12,二、 喷管
4、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,2020/8/16,河海大学机电工程学院,13,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）上速度达到当地音速。该截面上的参数称为临界参数。,2020/8/16,河海大学机电工程学院,14,2）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
5、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。,2020/8/16,河海大学机电工程学院,15,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=c,c)由超声速到亚声速，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) Ma0，采用渐扩管,b) Ma1，dA0，采用渐缩管,a) Ma1，dA0，采用渐缩管,b) Ma1，dA0，采用渐扩管,2020/8/16,河海大学机电工程学院,16,6-4 绝热节流,1.节流定义: 气体或蒸汽在管道中
6、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=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。,2020/8/16,河海大学机电工程学院,17,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,
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