西安建筑科技大学：《工程热力学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第九章 气体和蒸汽的流动

第九章气体和蒸汽的流动 W1=s+Ae+g△z 2 工质流动所具有的宏观动能在工程上占有非常重要 的地位。 如航空喷气发动机、火箭发动机就是利用喷管产生 的强大动能推动飞机和火箭运动的, 叶轮式压气机中,外界输入的功先使工质的动能提 高,然后再依靠扩压管的作用把动能转化成压力。 本章研究以速度为主要状态参数的喷管和扩压管的 能量转换规律

第九章 气体和蒸汽的流动 w w c g z t = s +  +  2 2 1 工质流动所具有的宏观动能在工程上占有非常重要 的地位。 如航空喷气发动机、火箭发动机就是利用喷管产生 的强大动能推动飞机和火箭运动的， 叶轮式压气机中，外界输入的功先使工质的动能提 高，然后再依靠扩压管的作用把动能转化成压力。 本章研究以速度为主要状态参数的喷管和扩压管的 能量转换规律

本章主要内容 质量守恒方程 1、研究气体流动基本方程 能量守恒方程 过程方程 2、研究气体在管内流动的C状态参数变化 基本特性 气流速度变化 的规律 能量转换 3、喷管设计计算喷管选型临界压力 质量流量等

本章主要内容 1、研究气体流动基本方程 2、 研究气体在管内流动的 基本特性 气流速度变化 能量转换 状态参数变化 的规律 能量守恒方程 过程方程 质量守恒方程 3 、 喷管设计计算 喷管选型、临界压力、 临界流速、出口流速、 质量流量等

§9.1维绝热稳定流动的基本方程 1、稳态稳流概念 fvdc 常数 2、几个基本方程 df du (1)连续性方程 (2)绝热稳定流动能量方程→ th+d 0 (3)定熵过程方程式 3、音速与马赫数 h2 常数 pv2 const (1)音速 (2)马赫数 理想气体定 rCb=√cRT 熵流动: M=

§9.1 一维绝热稳定流动的基本方程 1、稳态稳流概念 2、几个基本方程 (1) 连续性方程 (2) 绝热稳定流动能量方程 0 2 2 + = c dh d + = 0 v dv k p dp a c M = (3) 定熵过程方程式 3、音速与马赫数 (1) 音速 (2) 马赫数 = const k pv+ = + = 常数 2 2 2 2 2 2 1 1 c h c h 理想气体定 熵流动：

§9.2定熵流动的基本特性 1、气体流速变化与状态参数间的关系 2、管道截面变化的规律 vap (M2-1) 啧管和扩压管流速变化与截面变化的关系 表9-1 管流动状态 渐缩渐扩扩喷管M1 M>1 渐缩渐扩扩压管M>1转M0 M=1 dc>0 M p Pi >p2 P2 pi

§9.2 定熵流动的基本特性 1、气体流速变化与状态参数间的关系 cdc = −vdp 2、管道截面变化的规律

§93喷管中流速及流量计算 、定熵滞止参数 2、喷管的出口流速 3、临界压力比及临界流速 4、流量与临界流量 5、喷管的设计计算

§9.3 喷管中流速及流量计算 1、定熵滞止参数 2、喷管的出口流速 3、临界压力比及临界流速 4、流量与临界流量 5、喷管的设计计算

§9.1一维绝热流动的基本方程 1、稳态稳流概念 稳态稳流(稳定流动) 状态不随时 恒定的流量 间变化 管道内垂直于轴向的任一截面上的各种参数值都均匀一致,流 体参数只沿管道轴向或流动方向发生变化■》一元(一维)稳定流动 2、几个基本方程 绝热稳定流动能量 定熵过程方程 连续性方程 方程

1、稳态稳流概念 稳态稳流(稳定流动) 2、几个基本方程 连续性方程 绝热稳定流动能量 方程 定熵过程方程 §9.1 一维绝热流动的基本方程 状态不随时 间变化 恒定的流量

(1)连续性方程 由稳态稳流特点 常数 (9-1) C ==常数 式中 1·m2,m2 各截面处的质量流量(kg/s); f1,f2,f-各截面处的截面积(m2); c1,c2,c各截面处的气流速度(m/s); U1,U2,v-—各截面处气体的比容(m3/kg)

(1) 连续性方程 由稳态稳流特点

C1 C 常数(9-1) 对微元稳定流动过程,式(9-1)可表示为 dc df du (9-2) C f c 0 此式表明的物理意义 fc vd(fc)-(fc)dv 0 即:vfac+ vcdf-cfhv=0 方程两边同除以cf,得 cx df

0 , 0 0 ( ) ( ) 0 2 + − = + − = = −  =       =      = • v dv f df c dc cfv vfdc vcdf cfdv v v d f c f c dv v f c d v f c d m d 方程两边同除以 得 即：  此式表明的物理意义：

连续性方程: m=常数 9-1) C ==常数 1 dc df du (9-2) 适用于:任何工质的可逆与不可逆的 维稳定流动过程

连续性方程： 适用于：任何工质的可逆与不可逆的一 一维稳定流动过程

(2)绝热稳定流动能量方程 (h2-h)+2+g(÷=1) 2 内+=h+=h+=常数 明:工质在绝热不作外功的稳定流动中,任一截面上工质的 焓与其动能之和保持定值,气体动能的增加等于气流的焓降。 适用于:任何工质的可逆和不可逆绝热稳定流动过程

(2) 绝热稳定流动能量方程 ws g z z c c q h h + − + − = − + ( ) 2 ( ) 2 1 2 1 2 2 2 1 0 2 2 + = c dh d ( ) 2 1 2 2 1 2 2 h h c c = − − 适用于：任何工质 的可逆和不可逆绝热稳定流动过程。 2 2 2 1 2 1 2 2 2 2 c c c h h h + = + = + =常数 表明：工质在绝热不作外功的稳定流动中，任一截面上工质的 焓与其动能之和保持定值，气体动能的增加等于气流的焓降