上海交通大学：《工程热力学》课程教学资源（PPT课件）第7章 气体和蒸汽的流动 Gas and Steam Flow

第四周裸程回顾： 定义余焓和余熵，建立了通用余焓图、通用余熵图； 导出克劳修斯-克拉贝隆方程和饱和蒸气压方程； 引出化学势，确定单元系相平衡条件。 存次裸程内容： 简化和讨论喷管内流动及基本方程； 建立促使喷管内流动变化的力学条件及几何条件； 讨论喷管内流速及流量计算； 确定喷管外形设计基本原理

1 第四周课程回顾： 本次课程内容： 定义余焓和余熵，建立了通用余焓图、通用余熵图； 导出克劳修斯-克拉贝隆方程和饱和蒸气压方程； 引出化学势，确定单元系相平衡条件。 简化和讨论喷管内流动及基本方程； 建立促使喷管内流动变化的力学条件及几何条件； 讨论喷管内流速及流量计算； 确定喷管外形设计基本原理

第五周裸程国预： 对喷管内流动进行简化并提出个基本方程； 分析促使喷管内流动变化的力学条件及几何条件 提出喷管内流速计算方法、分析出口截面压力与滞止压力 的比值对流速的影响并指出临界压力比； 本次裸程阳容： 讨论喷管内流量计算； 确定喷管外形设计基本原理并分析背压改变对流动的影响； 分析摩阻对喷管内流动的影响； 进行喷管基本性能和喷管限流作用课堂讨论 2

2 第五周课程回顾： 本次课程内容： 对喷管内流动进行简化并提出4个基本方程； 分析促使喷管内流动变化的力学条件及几何条件； 讨论喷管内流量计算； 确定喷管外形设计基本原理并分析背压改变对流动的影响； 提出喷管内流速计算方法、分析出口截面压力与滞止压力 的比值对流速的影响并指出临界压力比； 分析摩阻对喷管内流动的影响； 进行喷管基本性能和喷管限流作用课堂讨论

第六周裸程回顾： 进行喷管内流量计算的分析和讨论； 归纳喷管外形设计基本原理并分析背压改变对流动的影响； 分折摩阻对偾管内流动的影响并通过例题强调再出口参数的 计算中应遵循能量守恒原理； 初步进行偾管基本性能和喷管限流作用课堂讨论。 本次裸程阳容： 继续进行喷管限流作用课堂讨论； 讨论绝热节流的特征； 分析节流温度变化； 第1次团队作业展示； 进行燃气轮机动力装置的简化；描述燃气轮机装置定压如热 理想循环构成，计算热效率及进行循环分析

3 第六周课程回顾： 本次课程内容： 进行喷管内流量计算的分析和讨论； 归纳喷管外形设计基本原理并分析背压改变对流动的影响； 继续进行喷管限流作用课堂讨论； 讨论绝热节流的特征； 分析摩阻对喷管内流动的影响并通过例题强调再出口参数的 计算中应遵循能量守恒原理； 分析节流温度变化； 初步进行喷管基本性能和喷管限流作用课堂讨论。 进行燃气轮机动力装置的简化；描述燃气轮机装置定压加热 理想循环构成，计算热效率及进行循环分析。 第1次团队作业展示；

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。 屋 轴承注油孔 空气涡壳 起动电机 燃烧器 尾喷管 排气 燃油控制 齿轮箱 涡轮叶轮 进风 压气机叶轮 呙轮喷嘴 燃烧室通道 扩压器 回油

4 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。 尾 喷 管

柴油机涡轮增压器 喷管型通道 稳流橱 加速 减速 试验段 扩压段 喷嘴 和 5

5 柴油机涡轮增压器 喷管型通道

第7章气体和蒸汽的流动 Gas and Steam Flow 本章学司目标： 1.能描述喷管、扩在管和节流阀阳体流动规律： 2.说明气流改变的力学条件和儿何条件异计算流速和篪量， 3.设计一雅喷管的外形， 子 4.对论弄分析节流前后在力、温意、烩和熵变化情况及条件： 凝 6

6 第7章 气体和蒸汽的流动 Gas and Steam Flow 本章学习目标： 1. 能描述喷管、扩压管和节流阀内流体流动规律； 2. 说明气流改变的力学条件和几何条件并计算流速和流量； 3. 设计一维喷管的外形； 4. 讨论并分析节流前后压力、温度、焓和熵变化情况及条件；

第7章开篇 压水堆核电厂蒸汽发 生器出口接管内装有 ★我国最年轻的核电站值长的困惑 渐缩渐扩喷管。 Containment Structure 喷管喉部压力为4MPa时主蒸汽管破裂 ★上海卫星研究所研究人员的困惑 常温下氢气节流后温度升高

7 第7章开篇 ★ 我国最年轻的核电站值长的困惑 压水堆核电厂蒸汽发 生器出口接管内装有 渐缩渐扩喷管。 喷管喉部压力为4MPa时主蒸汽管破裂 ★ 上海卫星研究所研究人员的困惑 常温下氦气节流后温度升高

本章目录 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 凝 7-5绝热节流 秋私 8

8 本章目录 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

7-1稳定流动的基本方程式 一、简化 u 发8 Umax 凝 稳定 参数取平均值 一维 配 可逆 绝热 9

9 7–1 稳定流动的基本方程式 一、简化 稳定 绝热 一维 可逆 参数取平均值

二、稳定流动基本方程 L.质量守恒方程（连续性方程）(continuity equation) 流体质量守恒定律的数学表达形式。门 一 opeu)o))o Ot0x Oy 0z D 4m2 y V2 Cp =qm dy d1+9 dcs=0 A A 10

10 二、稳定流动基本方程 1. 质量守恒方程（连续性方程）(continuity equation) 1 f1 2 f 2 1 2 1 2 m m Ac A c q q v v    f f dv dA dc v A c   p1 T1 qm1 cf1 p2 T2 qm2 cf2 f f d d d 0 A c A c      f m Ac q v          0            z w y v x u t     —流体质量守恒定律的数学表达形式