热工基础 教学课件 作者 宋长华 06 气体和蒸汽的流动.ppt

《热工基础 教学课件 作者 宋长华 06 气体和蒸汽的流动.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第6章气体和蒸汽的流动制作：宋长华本章主要内容一维稳定流动的基本方程式管内定熵流动的基本特性喷管的计算绝热节流SCH206气体和蒸汽的流动本章教学要求掌握：稳定流动的基本方程式及其适用条件，管内定熵流动的基本特征；喷管中的流量及流速计算，渐缩喷管和缩放喷管的选型及有关截面积的计算。理解：声速及马赫数的概念。了解：临界状态及临界压力比;绝热节流过程的特性及参数的变化规律。重点：能量方程、水蒸汽在喷管中的流动特征；喷管设计计算方法。难点：临界状态及临界参数；渐缩喷管在背压发生变化时出口流速及流量的校核计算。SCH306气体和蒸汽的流动6-1一维稳定流动

2、的基本方程式稳定流动：流体在流经空间任何一点时，其全部参数(状态参数和运动参数)都不随时间而变化的流动过程。一维稳定流动：各种参数只沿流动方向变化的稳定流动.如:蒸汽在汽轮机中的流动;蒸汽在管道中的流动.喷管：凡是用来使气流降压增速的短管。扩压管：凡是用来使气流减速增压的短管。假设：①状态及流速只沿流动方向变化，属一维稳定流动。②流动中能量转换过程是可逆的，流动无摩擦，且绝热。SCH406气体和蒸汽的流动分析流动过程所依据的基本方程式热力学中主要方程①连续性方程式；②能量方程式；③过程方程式。其它方程：动量方程；状态方程；音速方程。SCH506气体

3、和蒸汽的流动一、连续性方程式根据质量守恒定律可知，在稳定流动过程中，通道内各截面处的质量流量相等，并且不随时间而变化，即qm1=qm2=qm3=……=qm=常数。适用：任何介质的一元稳定流动对任意截面：qm─流体的质量流量，kg/s;A─管道截面积，m2;v─流体的比容，m/kg;c─流体的平均流动速度，m/s。任意截面SCH606气体和蒸汽的流动连续性方程分析1）对不可压流体（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；即：A1C1=A2C2=AC常数2）对于气体等可压流体，流速的变化取决于截面和比体积的综合变化

4、。3）稳流连续性方程的微分形式：SCH706气体和蒸汽的流动二、稳定流动能量方程式一般的管道流动中:z1≈z2，ws=0，q=0，则可表示为：即：表明：工质在管道内作稳定绝热流动时，其动能的增加等于工质的绝热焓降。上式适用于任何工质的可逆或不可逆的稳定绝热流动。由开口系能量方程此为稳定流动能量方程SCH806气体和蒸汽的流动稳定流动能量方程的微分形式得：由热一定律，对绝热过程有：则有：表明：流速增加，必有压力下降。反之压力升高，必有流速降低。所以说，压差是提高工质流速的必要条件；也是流速提高的动力。SCH906气体和蒸汽的流动流动规律小结方程表明：

5、工质作稳定绝热流动又不做功时．任一截面上的焓与动能之和等于常数。换言之，工质速度的增加是由于工质焓的减少；反之，工质速度的减少将使工质的焓增加。热能动能热能动能SCH1006气体和蒸汽的流动3、定熵流动的过程方程式气体在管道内进行的绝热流动过程，如果是可逆的，就是定熵过程。定熵过程方程式为:pvk=常数它表明工质在定熵流动过程中的压力和比容之间的变化关系，式中：k称为绝热指数，对理想气体，k＝cp/cv，其中的cp和cv可为定值，也可为平均值；对于水蒸气，k为经验数据，且为变量，其值为:过热蒸汽:k=1.30干饱和蒸汽:k＝1.135湿饱和蒸汽k＝

6、1.035十0.1xSCH1106气体和蒸汽的流动6-2管内定熵流动的基本特性喷管—dc>0，dp<0。热能动能喷管在电厂中应用：蒸汽在汽轮机的喷管中流动；蒸汽在射汽式抽气器的喷管中的流动；喷咀流量计等。扩压管-----dp>0，dc<0。扩压管在工程中应用：蒸汽在射汽式抽汽器中的流动；气体在叶轮式压气机中的扩压管中的流动等。SCH1206气体和蒸汽的流动喷管的类型按喷管的截面积变化,可有三种不同的类型动画：（1）渐缩喷管:截向积逐渐减小的喷管，（2）渐扩喷管:截面积逐渐扩大的喷管，（3）缩放喷管:截面积先收缩而后再放大的喷管，又称拉伐尔喷管，综上

7、所述，在喷管中随着气体流速的增加，即dc>0，气体状态的变化为：气体的焓和压力降低而比体积增大，即dh＜0、dp＜0、dv＞0。在热能工程中常用的喷管：渐缩喷管和缩放喷管Ma<1Ma>1Ma<1Ma>1Ma=1SCH1306气体和蒸汽的流动6-2工质在管内中的定熵流动一、声速与马赫数：声速a：声音在介质中的传播速度，用a表示。当地声速：工质在某一工况下的音速。马赫数：Ma=c/a当Ma＜1时（c＜a)时——为亚声速流动；当Ma＝1时（c＝a)时——为声速流动；当Ma>1时（c>a)时——为超声速流动；理想气体SCH1406气体和蒸汽的流动当Ma<1

8、时，dc与dA异号,对喷管,dc>0则dA<0,为渐缩型；对扩压管,dc<0则dA>0,为渐扩型.当Ma>1时，dc与dA