文档介绍：第八章气体与蒸汽的流动
研究气体和蒸汽的流动的目的和意义
工程上应用举例—①汽轮机中蒸汽流经喷管使其加速;②压气机中汽流流经扩压管的减速增压过程气体和蒸汽流动过程中涉及气体状态参数变化,气流速度变化及能量转换的热力过程。
8-1 绝热稳定流动的基本方程
复习:稳定流动的概念
参数值不随时间发生变化,在任一截面上的各种参数值都均匀一致,只沿着一个方向上有变化的稳定流动称为一元稳定流动
稳定流动的特点:①速度场②温度场③质量④能量
8-1-1 连续性方程
任何截面上,
即
其中:A—截面积,c—气流速度,v—比容
写成微分方式有:
式(8-1)适用于任何工质的可逆与不可逆稳定流动
8-1-2 能量方程
(质量守恒)
(8-1)
依开口系统热力学第一定律,有:
或
纯流动,无轴功
绝热,则
管道中的流动,
则能量方程
改写为:
或
(8-2-a)
(8-2-b)
式(8-2)适用于任何工质的可逆与不可逆绝热稳定流动。
滞止参数
绝热滞止过程:绝热流动过程中,气流速度降低为零的过程。
滞止焓:
滞止温度:
(8-3)
滞止压力:
(8-3-a)
(8-3-b)
8-1-3 动量方程
取沿流动方向任一微元体分析
由冲量定理(又称牛顿第二定律)
有
可得
整理得,
若忽略摩擦的影响,有则动量方程可写成:
积分后有
而对于绝热过程
即:动量方程与能量方程一致。
(8-4)
(8-4-a)
8-1-4 与流动过程有关的其他一些方程
①水蒸汽的流动,可按水蒸汽的h-s图查询。
对于其他气体的流动,可按气体状态方程
计算,当压力不太大时,一般简化为理想气体,遵循理想气体状态方程
②绝热流动过程方程式。若把气体作理想气体
处理,则有写成
(8-5)
其中, 对于水蒸汽
③音速和马赫数。绝热流动中,可压缩流体音速的计算式为
对于理想气体,由于
则得
过热
饱和/湿
(定熵过程)
则得音速
可见,音速随流态的变化而变化。
引进马赫数
其中
气体流动状态(特性)的判定:
如,气流速度小于当地音速,亚音速流动;
如,气流速度小于当地音速,超音速流动;
(8-6)
(8-7)
8-3 喷管截面变化规律—绝热流动的基本特性
由动量方程
(8-4)
式(8-4-a)表明了,气体在喷管中膨胀增速,其动能的增加是由技术功转换而来的,这体现了气体流动的内部属性。
积分有:
(8-4-a)
另外,式(8-4)也表明了,dc和dp的符号始终是相反的。流动中如流速增加,则压力必下降;如压力升高,则流速必减小。