《工程热力学》课程教学资源（PPT课件）第七章 气体与蒸汽的流动

第七章气体与蒸汽的流动7-1稳定流动的基本方程式7-2促使流速改变的条件7-3喷管计算7-4有摩擦的绝热流动7-5绝热节流

第七章 气体与蒸汽的流动 7-1 稳定流动的基本方程式 7-2 促使流速改变的条件 7-3 喷管计算 7-4 有摩擦的绝热流动 7-5 绝热节流

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，iet）、扩压管（diffuser）及节流阀(throttle valve)内流动过程的能量转换情况。进口出口稳流橱加速减速出口进口试验段扩压段喷嘴气体一理想气体流体或工质蒸汽一水蒸气

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)内流动过程的能量转换情况。 流体或工质  气体—理想气体 蒸汽—水蒸气

1221稳定流动：流体在流经空间任何一点时，其全部参数都不随时间而变化的流动过程

1 1 2 2 i 稳定流动： 流体在流经空间任何一点时，其全部参数都不 随时间而变化的流动过程。 i

S7-1稳定流动的基本方程式max参数取平均值简化假设：1，沿流动方向上的一维问题：取同一截面上某参数的平均值作为该截面上各点该参数的值。2、可逆绝热过程：流体流过管道的时间很短，与外界换热很小，可视为绝热。另外，不计管道摩擦

1、沿流动方向上的一维问题：取同一截面上某参数 的平均值作为该截面上各点该参数的值。 2、可逆绝热过程：流体流过管道的时间很短，与外 界换热很小，可视为绝热。另外，不计管道摩擦。 简化假设： §7-1 稳定流动的基本方程式 参数取平均值

连续性方程福稳定流动中，任一截面的所有参数均不随时间而变，故流经一定截面的质量流量应为定值，不随时间而变。如图取截面1－1和2一2，两截面的质Cf量流量分别为qm9m2流速cf1Cf2，比体积为和2，截面积A12A2图8-1一维稳定流动

一、连续性方程 稳定流动中，任一截面的所有参数均不随时间 而变，故流经一定截面的质量流量应为定值，不随 时间而变。 如图取截面1－1 和2－2，两截面的质 量流量分别为qm1、qm2， 流速cf 1、cf 2，比体 积为v1和v2，截面积A1、 A2

根据质量守恒定律ACm.A,Cf2ACT=常数ml=qm2=qmViVV2(7-1)对上式两端微分，得：dAdcrdy0(7-2)AVCf以上两式为稳定流动的连续方程式。它描述了流道内的流速、比体积和截面积之间的关系。普遍适用于稳定流动过程

根据质量守恒定律： 对上式两端微分，得： 以上两式为稳定流动的连续方程式。它描述 了流道内的流速、比体积和截面积之间的关系。 普遍适用于稳定流动过程。 = = = = = = = 常数 v A c v A c v Ac q q q f f f m m m  2 2 2 1 1 1 1 2 （7-1） + − = 0 v dv c dc A dA f f （7-2）

结论：1）对于不可压流体（dv=0），如液体等，流体速度的改变取决于截面的改变，截面积A与流速c成反比：2）对于气体等可压流，流速的变化取决于截面和比体积的综合变化

1）对于不可压流体（dv = 0），如液体等，流 体速度的改变取决于截面的改变，截面积A与 流速cf成反比； 2）对于气体等可压流，流速的变化取决于截面 和比体积的综合变化。 结论：

稳定流动能量方程式由流动能量方程2-cq=(h,-h)++g(z2 -z)+W2-212绝热，则：不计位能，无轴功，2CiCf2=常数h,+22喷管内流动的能量变化基本微分上式：关系式。dh+d2

二、稳定流动能量方程式 由流动能量方程： 不计位能，无轴功，绝热，则： 微分上式： i f f g z z w c c q h h + − + − = − + ( ) 2 ( ) 2 1 2 1 2 2 2 1 + = + = 常数 2 2 2 1 1 2 2 2 f f c h c h 0 2 2 =         + f c dh d 喷管内流动的 能量变化基本 关系式。 2-21

结论：1）气体动能的增加等于气流的降2）任一截面上工质的烩与其动能之和保持定值把两者之和定义为一个参数：总烩或滞止烩h221Cf2f1h+-ho=hz++222

1）气体动能的增加等于气流的焓降 2）任一截面上工质的焓与其动能之和保持定值， 把两者之和定义为一个参数：总焓或滞止焓h0 2 2 2 2 2 1 1 2 2 0 2 f f f c h c h c h = h + = + = + 结论：

绝热滞止过程：气体在绝热流动过程中，因受到某种阻碍流速降为零的过程。在绝热滞止时的温度和压力称为滞止温度T和滞止压力po。若过程为定炳滞止过程CCC,To=c,T+TC.Tn222h0hapT.=T +h2Cpkk-究=]Po =psC

气体在绝热流动过程中，因受到某种阻碍流速 降为零的过程。 在绝热滞止时的温度和压力称为滞止温度T0和 滞止压力p0。若过程为定熵滞止过程： 绝热滞止过程： 2 2 2 2 2 2 2 2 1 0 1 f p f p f p p c c T c c T c c T = c T + = + = + p f c c T T 2 2 0 = + 1 0 0 −       = k k T T p p