化工-气体和蒸汽的流动

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1、第九章气体和蒸汽的流动本章学习内容1研究气体流动过程中2研究影响气体在管内流的气流速度变化能量转换状态参数变化的规律系统的外部条件管道截面积的变化§9-1绝热流动的基本方程一概念稳态稳流(稳定流动)状态不随时间变化恒定的流量二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(1)连续性方程const由稳态稳流特点适用于任何工质可逆和不可逆过程截面面积气流速度气体比容(2)绝热稳定流动能量方程适用于任何工质可逆和不可逆过程注：增速以降低本身储能为代价(3)定熵过程方程式=const可逆绝热过程方程式适用条件:(1)理想气体(2)定比热(3)可逆微分注意:变比热

2、时K取过程范围内的平均值三音速与马赫数微小扰动在流体中的传播速度压力波的传播过程可作定熵过程处理(1)音速定义式:定熵过程理想气体只随绝对温度而变(2)马赫数流速当地音速定义式M>1超音速M=1临界音速M<1亚音速312三种音速§9-2定熵流动的基本特性一、气体流速变化与状态参数间的关系由定熵过程dh=vdp得dc>0dp<0由此可见导致dc<0dp>0导致喷管中的流动特性扩压管中的流动特性二、管道截面变化的规律连续性方程可逆绝热过程方程管道截面变化气流速度变化注:扩压管dc<0,故不同音速下的形状与喷管相反M<1M>1M<1M>1df<0渐缩df>0渐扩df<0

3、df>0渐缩渐扩喷管dc>0M=1df=0临界截面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M<1M>1dc>0dc<0喷管dp<012M<1渐缩渐扩扩喷管M<1转M>1渐缩渐扩扩压管M>1转M<112M>1M=1M<1M>1扩压管dp>012121212M=1§9-3喷管中流速及流量计算一定熵滞止参数将具有一定速度的气流在定熵条件下扩压，使其流速降低为零时的参数定义：参数表达式下角标为0的是定熵滞止参数下角标为1的是进口参数二、喷管的出口流速由绝热稳定流动能量方程对理想气体对实际气体三、临界压力比及临界流速(1)临界压力比代入出口流速方程临界流

4、速表达式定熵过程方程式：临界压力进口压力特别的对双原子气体：四、流量与临界流量一般通过计算最小截面的质量流量由连续性方程知，各个截面的质量流量相等（1）渐缩喷管的质量流量计算12理想气体的定熵流动出口截面质量流量注意的取值（2）渐缩渐扩喷管的流量计算m0cba1.0正常工作时M=五、喷管的计算1喷管的设计计算已知1)当即采用渐缩喷管。2）当即采用缩扩喷管。出发点：（2）渐缩喷管的校和计算已知1)当即2）当即喷管的最大流量kg/s§9-4扩压管定熵流动的基本关系式和管道截面变化规律的关系式相同扩压管是在已知进口参数进口速度和出口速度的情况下计算出口压力扩压管与喷管的

5、区别与联系注:动能损失得越多压力增加得越多扩压管的扩压比概念定义式进口压力出口压力由能量方程得则定熵过程§9-5具有摩擦的流动定义式实际出口速度定熵过程出口速度大致在0.94至0.98之间速度系数喷管效率消耗一部分功一般在0.9至0.95之间§9-6绝热节流定义：气体在管道中流过突然缩小的截面，而又未及与外界进行热量交换的过程特点：绝热节流过程前后的焓相等，但整个过程绝不是等焓过程。流体在通过缩孔时动能增加，压力下降并产生强烈扰动和摩擦。扰动和摩擦的不可逆性，导致整个过程的不可逆性。在缩孔附近，流速，焓不可逆性：绝热节流前后参数的变化(1)对理想气体12chp温度

6、不变压力下降比容增加熵增加焓不变注:理想气体的焓是温度的单值函数(2)对实际气体节流前后焓不变,温度不一定不变绝热节流温度效应温度效应只与气体的性质有关,与其状态无关热效应零效应冷效应温度降低温度不变温度升高绝热节流系数（焦尔－汤姆逊系数）定义式物性参数反映与理想气体的偏差焓的热力学微分方程式绝热节流过程中焓变为零<0>0=0产生热效应产生冷效应产生零效应