青岛大学工程热力学cha.ppt
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1、Qingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)Chapter 9 Gas Flow and Steam Flow气体和蒸汽的流动主讲:张金翠 Tel:E-mail:Qingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)Chapter 9 Gas Flow and Steam Flow气体和蒸汽的流动n9-1 概述n9-2 稳定流动的基本方程n9-3 定熵流动的基本特性n9-4 气体在喷管和扩压管中的流动n9-5 喷管中气体流动的计算n9-6 水蒸气在喷管中的定熵流动n9-7 有摩擦的绝热
2、流动n9-8 绝热节流Qingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)9-1 Introduction 概述n工程中有许多流动问题需考虑宏观动能和位能,特别是喷管(Nozzle;jet)、扩压管(Diffuser)及节流阀(Throttle valve)内稳定绝热高速流动过程的能量转换情况Qingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)9-1 Introduction 概述n本章学习内容n1、研究气体流动过程中的状态参数变化、气流速度变化、能量转换的规律。n2、研究影响气体在管内流动
3、的外部因素n管道截面积的变化n系统的外部条件Qingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)5稳定绝热一维可逆参数取平均值n本章分析对象9-1 Introduction 概述Qingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)9-2 Basic equations of steady flow稳定流动的基本方程n1、Continuity equation 连续性方程p1 T1 qm1 cf1p2 T2 qm2 cf2Qingdao University,Engineering Therm
4、odynamics(工程热力学)9-2 Basic equations of steady flow稳定流动的基本方程n 2、Steady-flow energy balance 稳定流动能量方程n 3、Entropy balance 熵方程绝热稳定流动Qingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)9-2 Basic equations of steady flow稳定流动的基本方程n 4、state equation 状态方程Qingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)9-3
5、 Basic characteristics of isentropic-flow 定熵流动的基本特性n一、Basic equations of isentropic-flow 定熵流动的基本方程n二、Characteristic equation 特性方程稳定流动过程 可逆绝热(定熵)过程绝热、绝功、无摩擦Qingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)一、Basic equations of isentropic-flow 定熵流动的基本方程n 1、Continuity equation 连续性方程n 2、Steady-flow en
6、ergy balance 稳定流动能量方程Qingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)一、Basic equations of isentropic-flow 定熵流动的基本方程n 3、Entropy balance 熵方程n4、Process equation 过程方程注意,若水蒸气,则Qingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)二、Characteristic equation 特性方程n1、声速(sonic velocity)等熵过程中所以?Qingdao Univer
7、sity,Engineering Thermodynamics(工程热力学)n 空气当地声速n 水蒸气当地声速二、Characteristic equation 特性方程注意:n声速不是常数,它随流体的状态变化而变化n某一状态下的声速称为当地声速Qingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)二、Characteristic equation 特性方程n3、气体流动分类n亚声速流动(subsonic):Ma 1,cf 1,cf cn临界流动(sonic/critical flow):Ma=1,cf=cn高超声速流动(hypersonic)
8、:Ma 1n2、马赫数(Mach number)Qingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)二、Characteristic equation 特性方程n 4、Derivation 特性方程的推导例题9-1Qingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)9-4 Gas flow through nozzles and diffusers 气体在喷管和扩压管中的流动n一、velocity change and property relations 速度变化与状态参数间的关系动能的增
9、加由技术功转换而来Qingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)二、Variation of fluid velocity with flow area管道截面变化规律n喷管(nozzle):降压增速,dp0n扩压管(diffuser):降速增压,dcf0 dA的变化与Ma的大小相关Qingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)1、喷管和扩压管流速变化与截面变化的关系流动状态管道种类管道形状Ma1dcf0dcf0喷管dp012Ma1渐缩渐扩喷管Ma1渐缩渐扩扩压管Ma1转Ma1M
10、a=1Ma1扩压管dp0 12121212Ma=1dA0dA0dA0dA02222Qingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)Ma1渐缩喷管converging nozzle渐扩喷管diverging nozzle渐缩渐扩喷管converging and diverging nozzle渐扩扩压管diverging difusser渐缩扩压管converging nozzle渐缩渐扩扩压管converging and diverging difusser喉部(throat):Ma=1,cf=c这一点称为流动临界状况,此点对应的参数称为
11、临界参数(critical properties),pcr,Tcr,vcr,Acr,cf,cr,ccrQingdao University,Engineering Thermodynamics(工程热力学)9-5 Calculation of gas flow through nozzles喷管中气体流动的计算nDesign calculation 设计计算n给定:喷管进、出口参数,流量n求解:喷管出口流速cf2,喷管尺寸(流体完全膨胀)nCheck calculation 校核计算n给定:喷管尺寸及形状,进出口参数n求解:判断能否实现完全膨胀 实际流速及流量Qingdao Universit
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