氣體流動(dòng)過(guò)程ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-05-01 03:51本頁(yè)面
【正文】 論節(jié)流過(guò)程時(shí)均認(rèn)為流體不與外界交換熱量 、 不作軸功 ， 且為穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過(guò)程 —— 絕熱節(jié)流 ⑵ 絕熱節(jié)流的特征 ① 節(jié)流過(guò)程是不可逆過(guò)程 節(jié)流時(shí)流道截面急劇收縮 ， 流線先是急劇收縮 ， 隨后又急劇擴(kuò)張 ， 在節(jié)流區(qū)內(nèi)產(chǎn)生許多渦流 節(jié)流 此外 ， 流體通過(guò)節(jié)流孔道時(shí)流速加快 ， 引起強(qiáng)烈摩擦 —— 節(jié)流為典型不可逆過(guò)程 2022/5/29 41 ② 節(jié)流令流體的壓力降低 發(fā)生節(jié)流時(shí)隨著流體的流速變化 ， 其壓力先下降 ， 通過(guò)節(jié)流截面后又逐漸回升 節(jié)流的流速和壓力變化 節(jié)流區(qū)上游和下游相距足夠遠(yuǎn)處的兩個(gè)截面相比 ③ 節(jié)流前后流體的流速接近相等 —— 節(jié)流后流體的壓力有了降低 ， 不能再恢復(fù)到原先的水平 發(fā)生節(jié)流時(shí)流速先升高 ， 通過(guò)節(jié)流截面后又逐漸回落 節(jié)流區(qū) 上游和下游相距足夠遠(yuǎn)處 的兩個(gè)截面相比 —— 節(jié)流前 、 后流體的流速近似相等 2022/5/29 42 ④ 絕熱節(jié)流前后流體的焓相等 由穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的能量方程 s12212212 )()(21)( wzzgcchhq ???????0 0 0 認(rèn)為節(jié)流前、后流體的流速相等時(shí) 0 21 hh ?—— 絕熱節(jié)流的重要特征 節(jié)流區(qū)內(nèi)沿流動(dòng)方向各截面上的流體流速明顯不同 ， 流體的焓值顯然不相等 節(jié)流過(guò)程并非等焓過(guò)程 節(jié)流前后流體的焓相等 2022/5/29 43 ⑶ 節(jié)流的溫度效應(yīng) vvsTTss d)(d)(d Tv ??????vvPTTPP d)(d)(d Tv ??????PvsTh ddd ??vvv )()( TsTTuc??????Tv )()( vsTP????? 由熱力學(xué)一般關(guān)系 PvTvTTch d])([dd pp ?????（麥克斯韋關(guān)系） 2022/5/29 44 PvTvTTch d])([dd pp ????? 流體發(fā)生微元節(jié)流 ，結(jié)果 dP0， dh = 0 pph)()(cvTvTPT ??????hJ )( PT????定義 —— 節(jié)流微分效應(yīng) 亦稱 絕熱節(jié)流系數(shù)、焦耳 湯姆遜系數(shù) ， 或以 ?h表示 節(jié)流結(jié)果恒有 dP0 當(dāng) ?J0 → dT0， 節(jié)流后流體將降溫 —— 冷效應(yīng) 當(dāng) ?J0 → dT0， 節(jié)流后流體將升溫 —— 熱效應(yīng) 當(dāng) ?J=0 → dT=0， 節(jié)流后流體溫度將不變 —— 零效應(yīng) 2022/5/29 45 對(duì)于有限節(jié)流過(guò)程 ， 流體將發(fā)生有限的壓力降 ?P， 這種情況的溫度效應(yīng)可對(duì)焦耳 湯姆遜系數(shù)求積獲得 ????? 21 dJ12 PP PTTT ?—— 節(jié)流積分效應(yīng) 焦耳 湯姆遜系數(shù)可通過(guò)焦耳 湯姆遜實(shí)驗(yàn)來(lái)確定 焦耳 湯姆遜實(shí)驗(yàn)原理示意圖 焦耳 湯姆遜實(shí)驗(yàn)是研究流體物性的重要手段 ， 原理如圖示 實(shí)驗(yàn)方法是在管道中裝設(shè)一可調(diào)節(jié)的節(jié)流孔板 ， 通過(guò)收縮或擴(kuò)大節(jié)流孔徑以調(diào)節(jié)對(duì)流體的節(jié)流深度 ， 即改變流體節(jié)流后的壓力 P2 2022/5/29 46 令流體從某一狀態(tài) 1(P1,T1)開(kāi)始進(jìn)行節(jié)流 ， 在足夠遠(yuǎn)的下游測(cè)定節(jié)流后的流體狀態(tài) 2(P2,T2) 通過(guò)收縮孔板的節(jié)流孔徑逐漸加深節(jié)流的深度 ， 可獲得一系列節(jié)流后的流體狀態(tài)點(diǎn) 2a、 2b、 M、 2c?? 焦耳 湯姆遜實(shí)驗(yàn) 連同始點(diǎn) 1聯(lián)成一條 等焓線 —— 并非絕熱節(jié)流過(guò)程線 只是流體絕熱節(jié)流前和節(jié)流后的狀態(tài)所落在的同一條曲線 該定焓線上任一點(diǎn)的斜率就是流體處于對(duì)應(yīng)狀態(tài)時(shí)的絕熱節(jié)流系數(shù) ?J T P 2022/5/29 47 圖中一定焓值范圍內(nèi)的等焓線上各有一溫度為極大值的點(diǎn) （ 例如 M） —— 轉(zhuǎn)回點(diǎn) ， 對(duì)應(yīng)的溫度 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示 在轉(zhuǎn)回點(diǎn)上微分節(jié)流效應(yīng)發(fā)生轉(zhuǎn)折 ， 節(jié)流從熱效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槔湫?yīng) ， ?J=0， 即微分節(jié)流零效應(yīng) 改變流體開(kāi)始節(jié)流的狀態(tài) ， 重復(fù)上述過(guò)程 ， 可獲另一系列節(jié)流后的狀態(tài)點(diǎn) ，聯(lián)得另一等焓曲線 —— 轉(zhuǎn)回溫度 各轉(zhuǎn)回點(diǎn)的聯(lián)線 —— 轉(zhuǎn)回曲線 轉(zhuǎn)回曲線內(nèi) —— 冷效應(yīng)區(qū) 轉(zhuǎn)回曲線 轉(zhuǎn)回曲線外 —— 熱效應(yīng)區(qū) 2022/5/29 48 流體節(jié)流的結(jié)果究竟是產(chǎn)生熱效應(yīng) ，還是零效應(yīng)或冷效應(yīng) ， 取決于節(jié)流開(kāi)始時(shí)流體處于什么狀態(tài) ， 以及節(jié)流的深度 轉(zhuǎn)回曲線 當(dāng)流體的進(jìn)口狀態(tài)處于冷效應(yīng)區(qū)時(shí) ，積分節(jié)流總是呈冷效應(yīng) 節(jié)流深度愈大 （ 壓力降愈大 ） 節(jié)流后溫度降低愈甚 對(duì)于理想氣體，由狀態(tài)方程 Pv = RgT TvTv ???P)(pphJ)()(cvTvTPT ????????理想氣體節(jié)流后溫度不會(huì)發(fā)生變化 v =0 2022/5/29 49 對(duì)于臨界溫度 tc不太低的實(shí)際氣體 （ 多數(shù)氣體如此 ） ， 如水蒸氣 ，一般情況下節(jié)流后溫度將下降 ⑷ 節(jié)流現(xiàn)象的技術(shù)應(yīng)用 利用流體節(jié)流的冷效應(yīng)是獲得低溫的常用方法； 流體節(jié)流后壓力降低程度與流體的流量有關(guān) ， 根據(jù)節(jié)流壓降大小可以確定流體的流量 （ 使用節(jié)流孔板 ） ； 節(jié)流使工質(zhì)作功能力下降 ， 借此可以簡(jiǎn)便調(diào)節(jié)動(dòng)力機(jī)的功率； 利用節(jié)流對(duì)流體實(shí)行減溫減壓； 利用實(shí)驗(yàn)測(cè)定的絕熱節(jié)流系數(shù) ?J 可以 導(dǎo)出相當(dāng)精確的實(shí)際氣體經(jīng)驗(yàn)形式的狀態(tài)方程
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