氣體流動(dòng)過(guò)程ppt課件(2)(已修改)
2025-05-13 03:51 本頁(yè)面
【正文】 第 6章 氣體的流動(dòng)過(guò)程 （ thermodynamics of onedimensional steady flow of Gas） 2022/5/29 2 流體在管道中流動(dòng)時(shí)與外界的熱交換往往可以忽略 ， 也不對(duì)外輸出軸功 ， 而且?？梢暈榉€(wěn)態(tài)穩(wěn)流裝置 。 以下本章將主要討論定比熱容理想氣體在管道中作絕熱穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流時(shí)的熱力學(xué)狀態(tài)變化與宏觀流動(dòng)狀況 （ 流速 、 流量 ） 變化之間的關(guān)系 2022/5/29 3 167。 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的基本方程 ⑴ 連續(xù)性方程 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流時(shí) ， 任何一段管道內(nèi)流進(jìn)和流出的流體流量相等 管道中的一維穩(wěn)定流動(dòng) A1 A2 c1 c2 1 2 1 2 1m? 2m?21 mm ?? ?vAcm??由于 222111 v cAvcA ?式中 A—— 管道的截面積 c —— 流體在當(dāng)?shù)氐牧魉伲? v —— 當(dāng)?shù)氐牧黧w比體積 考慮到穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的特性，對(duì)管道的任一截面 常數(shù)?ivcA iiccvvAA ddd ??—— 連續(xù)性方程 微分形式 2022/5/29 4 ⑵ 能量方程 根據(jù)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的能量方程 s h a f t12212212 )()(21)( wzzgcchhq ???????對(duì)于絕熱、不作軸功、忽略重力位能的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流情況 222211 2121 chch ???常數(shù)?? 2ii 21 ch可見(jiàn) ， 相對(duì)管道中的任意兩個(gè)截面而言 若氣流的焓 h↑， 則流速 c↓； 反之 ， 若氣流的焓 h↓， 則流速 c↑ 2022/5/29 5 20 21 chh ?? —— 滯止焓 滯止焓的物理意義為： 絕熱流動(dòng)流體達(dá)到滯止?fàn)顟B(tài)時(shí)所應(yīng)具有的焓參數(shù)最大值 在流道中測(cè)定氣流溫度時(shí)，滯止效應(yīng)將令所得的結(jié)果偏高 令 滯止?fàn)顟B(tài)的參數(shù)以下標(biāo) “ 0” 表示 求解流動(dòng)問(wèn)題通常已知進(jìn)口氣流狀態(tài) (h1,P1,v1,T1,c1) 由 2110 21 chh ?? h0 T0 kkPPTT 11010 )(??P0 v0 滯止?fàn)顟B(tài)完全由進(jìn)口氣流初態(tài)確定 解得 解得 滯止?fàn)顟B(tài) —— 絕熱流動(dòng)情況下流體因阻滯作用而達(dá)到流速為零時(shí) 2022/5/29 6 ⑶ 過(guò)程方程 對(duì)于狀態(tài)連續(xù)變化的定比熱容理想氣體可逆絕熱流動(dòng)過(guò)程 PPkvv d1d ??常數(shù)?kPv 水蒸氣也借用該式作近似計(jì)算 但 k不再具有熱容比 (cp / cv)的含義，為經(jīng)驗(yàn)值： 過(guò)熱水蒸氣 k = 干飽和水蒸氣 k = 干度為 x的濕蒸汽 k = + 2022/5/29 7 過(guò)程方程 PPkvv d1d ??ccvvAA ddd ??連續(xù)性方程 能量方程 常數(shù)??? 2ii0 21 chh小結(jié) 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流、絕熱、不作軸功、不計(jì)重力位能的管道流動(dòng) 對(duì)水蒸氣 k為經(jīng)驗(yàn)值 ； )( 12112 kPPvv ?滯止 —— 絕熱流動(dòng)時(shí)因阻滯作用而達(dá)到流速為零的狀態(tài) 滯止參數(shù) P0、 T0、 v0 ( c0 =0)完全由進(jìn)口氣流初態(tài)確定 常數(shù)；?ivcA ii2022/5/29 8 167。 音速和馬赫數(shù) ⑴ 音速 通常所說(shuō)的音速指聲波在空氣中的傳播速度 音速不是固定的 ， 與傳播介質(zhì)的 物性 、 熱力狀態(tài) 有關(guān) 對(duì)理想氣體音速只與溫度有關(guān) k P vTkRa ?? g對(duì)實(shí)際氣體音速 a不僅與溫度 T 有關(guān) ， 還與氣體的壓力 P或比體積 v有關(guān) 水蒸氣 中的音速也借用上式計(jì)算 ， 其中的 k值按前述 經(jīng)驗(yàn)值 選取 流道中氣體熱力學(xué)狀態(tài)不斷變化 ， 沿程不同截面上音速各不相同 ， 對(duì)特定截面一般都強(qiáng)調(diào)為 “ 當(dāng)?shù)匾羲?” 2022/5/29 9 ⑵ 馬赫數(shù) 馬赫數(shù) (M) —— 流道中某一截面上的氣體流速與當(dāng)?shù)匾羲僦? 亞音速 —— 氣體的流速小于當(dāng)?shù)匾羲?， M 1 超音速 —— 氣體的流速大于當(dāng)?shù)匾羲伲?M 1 2022/5/29 10 ⑴ 流速改變與壓力變化的關(guān)系 對(duì)于流體可逆流動(dòng) ， 過(guò)程的技術(shù)功可表達(dá)為 s h a ft2t ddd21dd wzgcPvw ?????167。 促使流速改變的條件 工程上常有將氣流加速或加壓的要求。例如： 利用 噴管 將蒸汽流加速 ， 沖動(dòng)汽輪機(jī)的葉輪作功； 噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)則利用噴管將氣流加速后噴出 ， 產(chǎn)生巨大的反作用力來(lái)推動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng) 通過(guò) 擴(kuò)壓管 利用氣流的宏觀運(yùn)動(dòng)動(dòng)能令氣流升壓 氣流的這種加速或擴(kuò)壓過(guò)程可以僅利用氣流的熱力學(xué)狀態(tài)或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化來(lái)實(shí)現(xiàn) ， 無(wú)需借助其它機(jī)械設(shè)備 2022/5/29 11 管道中流動(dòng)氣流不作軸功 ， 忽略重力位能變化 s h a ft2 ddd21d wzgcPv ????2d21d cPv ??Pvcc dd ??Pcvcc dd 2??Pk P ck P vcc dd 2??kPkPcckMPP dd 2??? 討論中的流體流速 c一般應(yīng)為正值， k、 M2也是正值 式中 dc與 dP反號(hào)
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