硅酸鹽熱工基礎(chǔ)第二章

1、2n1-1 氣體力學(xué)基礎(chǔ)氣體力學(xué)基礎(chǔ)n1-2 窯爐系統(tǒng)內(nèi)的氣體流動窯爐系統(tǒng)內(nèi)的氣體流動n1-3 煙囪和噴射器煙囪和噴射器 第一章第一章 氣體力學(xué)在窯爐中的應(yīng)用氣體力學(xué)在窯爐中的應(yīng)用31-1 氣體力學(xué)基礎(chǔ)氣體力學(xué)基礎(chǔ)n氣體力學(xué)：從宏觀角度研究氣體平衡和流動規(guī)律的氣體力學(xué)：從宏觀角度研究氣體平衡和流動規(guī)律的一門學(xué)科。一門學(xué)科。n窯爐內(nèi)氣體：主要是煙氣和空氣；特點(diǎn)：低壓，常窯爐內(nèi)氣體：主要是煙氣和空氣；特點(diǎn)：低壓，常溫或高溫溫或高溫可近似作為理想氣體可近似作為理想氣體n爐內(nèi)氣體的作用：載熱劑、反應(yīng)劑、霧化劑。爐內(nèi)氣體的作用：載熱劑、反應(yīng)劑、霧化劑。n窯內(nèi)氣體流動：從燃料的氣化、霧化、燃燒，生成窯內(nèi)氣

2、體流動：從燃料的氣化、霧化、燃燒，生成的高溫?zé)煔猓酂峄厥盏綗煔馀懦?；的高溫?zé)煔猓酂峄厥盏綗煔馀懦?特點(diǎn)特點(diǎn):多數(shù)為不可壓縮（通過噴嘴為可壓縮的）多數(shù)為不可壓縮（通過噴嘴為可壓縮的）n流動氣體應(yīng)用：設(shè)計和操作窯爐流動氣體應(yīng)用：設(shè)計和操作窯爐41-1 氣體力學(xué)基礎(chǔ)氣體力學(xué)基礎(chǔ)n1 基本概念基本概念 n2 氣體的物理屬性氣體的物理屬性n3 氣體力學(xué)基本方程式氣體力學(xué)基本方程式52 2 氣體的物理屬性氣體的物理屬性2.1 2.1 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程理想氣體特征：理想氣體特征：任何溫度和壓力下，氣任何溫度和壓力下，氣體分子之間不存在相互作用力，而分子體分子之間不存在相互作用力，而分子

3、本身的體積可以忽略不計（即認(rèn)為氣體本身的體積可以忽略不計（即認(rèn)為氣體分子是不占體積的質(zhì)點(diǎn)，氣體流動時分分子是不占體積的質(zhì)點(diǎn)，氣體流動時分子之間無粘性）。子之間無粘性）。6當(dāng)氣體的當(dāng)氣體的溫度溫度 20、壓力壓力 200atm時，時，可以近似為理想氣體，其可以近似為理想氣體，其 p、t 和和 三個熱三個熱力學(xué)參數(shù)之間遵從理想氣體狀態(tài)方程。力學(xué)參數(shù)之間遵從理想氣體狀態(tài)方程。 窯內(nèi)氣體三個特征窯內(nèi)氣體三個特征： （1）壓強(qiáng)變化范圍??；）壓強(qiáng)變化范圍??； （2）溫度變化范圍大；）溫度變化范圍大； （3）窯內(nèi)熱氣體受窯外冷氣體浮力影響大。）窯內(nèi)熱氣體受窯外冷氣體浮力影響大。7根據(jù)以上特點(diǎn)，窯內(nèi)氣體經(jīng)過等

4、溫處理后，可根據(jù)以上特點(diǎn)，窯內(nèi)氣體經(jīng)過等溫處理后，可以適用于理想氣體狀態(tài)方程式。以適用于理想氣體狀態(tài)方程式。KkgJMRRmRTTMRmTRnPV/氣體常數(shù)式中：式中：T-熱力學(xué)溫度，熱力學(xué)溫度，K （T= t + 273.15） R-通用氣體常數(shù)，通用氣體常數(shù)，R=8314.3 J/(kmolK) n -氣體的摩爾數(shù)，氣體的摩爾數(shù)，kmol p -絕對壓強(qiáng)，絕對壓強(qiáng)，N/m2或或Pa V-體積，體積，m3 m-氣體的質(zhì)量，氣體的質(zhì)量，kg M-氣體的摩爾質(zhì)量，氣體的摩爾質(zhì)量，kg/kmolVmRTp8KkgJMRR/氣體常數(shù)干燥空氣干燥空氣 M=29kg/kmolM=29kg/kmolR=8

5、314.3/29=R=8314.3/29=286.7286.7J/kg.KJ/kg.K05.287273293. 1101325TPRRTp空氣空氣1 1個大氣壓個大氣壓 273K 273K 密度密度1.293kg/m1.293kg/m3 3一般空氣取一般空氣取R=287J/kg.KR=287J/kg.K9膨脹性：膨脹性：是指氣體溫度升高時，是指氣體溫度升高時，氣體所占有的體積增大、密度氣體所占有的體積增大、密度減小的特性。用體積膨脹系數(shù)減小的特性。用體積膨脹系數(shù) T 表示。表示。dTdvv1 1/K式中：式中：v -比容，即單位質(zhì)量氣體的體積，比容，即單位質(zhì)量氣體的體積，m3/kg T 的物

6、理意義的物理意義-壓強(qiáng)一定時，溫度升高壓強(qiáng)一定時，溫度升高1， 氣體體積的相對變化率。氣體體積的相對變化率。 氣球受氣球受熱膨脹熱膨脹2.2 2.2 氣體的膨脹性和壓縮性氣體的膨脹性和壓縮性10一定溫度范圍內(nèi)的平均膨脹系數(shù)：一定溫度范圍內(nèi)的平均膨脹系數(shù)：TVVT11/K 液體液體的膨脹系數(shù)很小，工程上一般不考慮。的膨脹系數(shù)很小，工程上一般不考慮。 氣體氣體的膨脹系數(shù)很大，溫度變化時體積變化很大。的膨脹系數(shù)很大，溫度變化時體積變化很大。流體膨脹性的區(qū)別：流體膨脹性的區(qū)別：溫度變化很大時溫度變化很大時須考慮體積變化須考慮體積變化11理想氣體：理想氣體：)1 (2732730000tVtVTTVVT

7、理想氣體膨脹系數(shù)：理想氣體膨脹系數(shù)：TT1273115.2731T標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下：壓強(qiáng)一定，壓強(qiáng)一定，T V 12壓縮性：壓縮性：是指作用于氣體上是指作用于氣體上的壓強(qiáng)增大時，氣體所占有的壓強(qiáng)增大時，氣體所占有的體積減小、密度增大的特的體積減小、密度增大的特性。用壓縮系數(shù)性。用壓縮系數(shù) p 表示。表示。dpdvvp1m2/N或或1/Pa p的物理意義的物理意義氣體溫度一定時，氣體壓氣體溫度一定時，氣體壓 強(qiáng)增加強(qiáng)增加1Pa，氣體體積的相對變化率。，氣體體積的相對變化率。溫度一定，溫度一定，p V 13p理想氣體的壓縮系數(shù)理想氣體的壓縮系數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

8、下：pVVp1某一壓強(qiáng)某一壓強(qiáng)p范圍內(nèi)的平均壓縮系數(shù)：范圍內(nèi)的平均壓縮系數(shù)：14理想氣體：理想氣體：ppVV002112ppVV 或或液體液體的壓縮系數(shù)很小，可視為不可壓縮流體。的壓縮系數(shù)很小，可視為不可壓縮流體。氣體氣體的壓縮系數(shù)很大，為可壓縮流體。的壓縮系數(shù)很大，為可壓縮流體。特殊情況：特殊情況：壓壓強(qiáng)變化很大時強(qiáng)變化很大時考慮壓縮性考慮壓縮性特殊情況：特殊情況：壓強(qiáng)變化壓強(qiáng)變化較小時視為不可壓縮較小時視為不可壓縮流體壓縮性的區(qū)別：流體壓縮性的區(qū)別：溫度一定，溫度一定，p V 15標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：溫度：溫度：0 壓強(qiáng)：壓強(qiáng)：1atm（1atm=101325Pa）標(biāo)態(tài)參數(shù)表示：標(biāo)態(tài)參數(shù)表

9、示：物理量下角標(biāo)加物理量下角標(biāo)加“ ” 單位前面加大寫單位前面加大寫“N”【規(guī)定】【規(guī)定】例：標(biāo)態(tài)密度：例：標(biāo)態(tài)密度： o 單位單位kg/Nm3 標(biāo)態(tài)流速：標(biāo)態(tài)流速：wo 單位單位Nm/s 標(biāo)態(tài)體積：標(biāo)態(tài)體積：Vo 單位單位Nm316令：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)參數(shù)：令：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)參數(shù)：po To Vo o wo 任意狀態(tài)參數(shù)：任意狀態(tài)參數(shù)：p T V w對于對于不可壓縮氣體不可壓縮氣體：ppo根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，得：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，得：TpVTVp所以有：所以有：TTppVV17膨脹性隨膨脹性隨t 變化。變化。 其中：其中：T= t +T = t +273.15 K15.2731所以：所以：TTVVt

10、VTTVV118【推論推論】體積體積:)1 (00tVTTVVm3 流速流速(截面積不變時截面積不變時)：)1 (twTTww 密度密度: （反比）（反比）tTT1質(zhì)量流量：質(zhì)量流量：m= const Kg/s19所以，所以，關(guān)鍵是區(qū)分是否可壓縮性氣體？關(guān)鍵是區(qū)分是否可壓縮性氣體？窯內(nèi)及管道內(nèi)一個等溫段中窯內(nèi)及管道內(nèi)一個等溫段中: = const, 是是不可壓縮氣體不可壓縮氣體噴射器、燒嘴等個別情況：噴射器、燒嘴等個別情況： p 變化大（變化大（ p 0.2atm），）， w大（接近或大于當(dāng)?shù)匾羲伲┐螅ń咏虼笥诋?dāng)?shù)匾羲伲?此時此時 const，是，是可壓縮氣體可壓縮氣體20氣體的膨脹性和壓縮

11、性n氣體的壓縮性和膨脹性通?？梢杂门蛎浵禂?shù)氣體的壓縮性和膨脹性通常可以用膨脹系數(shù)和壓縮系數(shù)來表示：和壓縮系數(shù)來表示：n膨脹系數(shù)膨脹系數(shù)n壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)工程上也常用工程上也常用 的倒數(shù)，稱為氣體的的倒數(shù)，稱為氣體的體積彈性模數(shù)體積彈性模數(shù)E E來表示壓縮性來表示壓縮性pdpdvvp11/PadTdvv1 1/KddpdvdpvEp1N/m221理想氣體過程的多變方程理想氣體過程的多變方程多變過程：有熱量傳遞的氣體的膨脹或壓縮過程多變過程：有熱量傳遞的氣體的膨脹或壓縮過程 CPTCTTCPPn-1-11-絕熱方程絕熱方程22（1 1）牛頓內(nèi)摩擦定律）牛頓內(nèi)摩擦定律粘粘性性流體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)或流層間流體內(nèi)

12、質(zhì)點(diǎn)或流層間因相對運(yùn)動而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力因相對運(yùn)動而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力以反抗相對運(yùn)動的性質(zhì)以反抗相對運(yùn)動的性質(zhì)粘性產(chǎn)生粘性產(chǎn)生的原因的原因相鄰流體層間分子的內(nèi)聚力阻礙其相對滑動相鄰流體層間分子的內(nèi)聚力阻礙其相對滑動流體分子的熱運(yùn)動，使兩層流體間有分子相流體分子的熱運(yùn)動，使兩層流體間有分子相互摻混產(chǎn)生動量交換互摻混產(chǎn)生動量交換相鄰流層間相對運(yùn)動相鄰流層間相對運(yùn)動2.3 2.3 氣體的粘性氣體的粘性所以，粘性是內(nèi)摩擦力的表現(xiàn)！所以，粘性是內(nèi)摩擦力的表現(xiàn)！23dydwFfxN 數(shù)學(xué)表達(dá)式：數(shù)學(xué)表達(dá)式：牛頓內(nèi)摩擦定律：牛頓內(nèi)摩擦定律：運(yùn)動流體的內(nèi)摩擦力的大小運(yùn)動流體的內(nèi)摩擦力的大小與兩層流體的接觸面積成正比

13、，與兩層流體之與兩層流體的接觸面積成正比，與兩層流體之間的速度梯度成正比。間的速度梯度成正比。dydwFfxPa單位面積上的內(nèi)摩擦力：單位面積上的內(nèi)摩擦力：式中：式中： -動力粘度，單位：動力粘度，單位：Ns/m2 = Pas -剪切力，剪切力，N/m2或或Pa dydwx-速度梯度，速度梯度，1/s dy -相鄰兩層氣體間的距離，相鄰兩層氣體間的距離，mFdww dywffF內(nèi)摩力的方向與流內(nèi)摩力的方向與流體運(yùn)動方向相反體運(yùn)動方向相反動力粘動力粘度度24（2 2）粘度及其換算）粘度及其換算絕對粘度絕對粘度動力粘度動力粘度 運(yùn)動粘度運(yùn)動粘度 dydw速度梯度為速度梯度為1 1時時單位接觸面積單

14、位接觸面積上的內(nèi)摩擦力上的內(nèi)摩擦力 粘度粘度粘性粘性流動性流動性理想流體理想流體 實際流體實際流體 流體無粘性、完全不可壓縮，流體無粘性、完全不可壓縮，運(yùn)動時無抵抗剪切變形的能力。運(yùn)動時無抵抗剪切變形的能力。 流體具有粘性，運(yùn)動時有抵抗流體具有粘性，運(yùn)動時有抵抗剪切變形的能力剪切變形的能力 。流體流體25 00ttE 相對粘度相對粘度：恩氏粘度，國際賽氏秒、商：恩氏粘度，國際賽氏秒、商用雷氏秒等，我國常采用恩氏粘度。用雷氏秒等，我國常采用恩氏粘度。 40010)0631. 00731. 0(EE（m2/s）恩氏粘度與運(yùn)動粘度的關(guān)系：恩氏粘度與運(yùn)動粘度的關(guān)系： 恩氏粘度：恩氏粘度：200ml20

15、0ml試液，在測定溫度下，從恩氏粘試液，在測定溫度下，從恩氏粘度計流出所需要的時間度計流出所需要的時間t(s)t(s)與同體積的與同體積的蒸餾水在蒸餾水在2020時從恩氏粘度計流出所時從恩氏粘度計流出所需要的時間需要的時間t t0 0(s)(s)的比值。的比值。粘度粘度較小較小粘度粘度較大較大26粘度與溫度的關(guān)系粘度與溫度的關(guān)系流體的粘度受壓強(qiáng)的影響很小，溫度的變化對流體的粘度受壓強(qiáng)的影響很小，溫度的變化對粘度影響很大。粘度影響很大。液體液體 液體產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的主要原因：液體產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的主要原因：分子引力分子引力 分析：分析：溫度升高，液體體積膨脹，分子間溫度升高，液體體積膨脹，分子間距加大

16、，引力減小，粘度減小。距加大，引力減小，粘度減小。 27氣體氣體 產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的主要原因：產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的主要原因：分子熱運(yùn)動引分子熱運(yùn)動引起的動量交換起的動量交換 分析：分析：溫度升高，分子熱運(yùn)動加劇溫度升高，分子熱運(yùn)動加劇 ，動量交換增多動量交換增多 ，粘度增大。，粘度增大。 28氣體動力粘度與溫度的關(guān)系式：氣體動力粘度與溫度的關(guān)系式：C 與氣體性質(zhì)有關(guān)的與氣體性質(zhì)有關(guān)的 常數(shù)常數(shù)(p3頁表頁表1-1) 。23)273()273(TCTCPas空氣：空氣： 0=1.7210-6； C =122煙氣：煙氣： 0=1.5110-6； C =17329其中：其中：d -是氣體管道的內(nèi)徑是氣體管道的

17、內(nèi)徑 -稱為運(yùn)動粘度，稱為運(yùn)動粘度， , m2/s液體：液體：t （因溫度升高，液體中內(nèi)聚力減?。ㄒ驕囟壬?，液體中內(nèi)聚力減?。怏w：氣體：t （因溫度升高，分子熱運(yùn)動加劇，（因溫度升高，分子熱運(yùn)動加劇， 紊亂程度增大，動量交換增加。）紊亂程度增大，動量交換增加。）雷諾數(shù)：雷諾數(shù)：dwdwRe)(tf粘度與溫度的關(guān)系：粘度與溫度的關(guān)系：牛頓型流體牛頓型流體剪應(yīng)力符牛頓內(nèi)摩擦定律剪應(yīng)力符牛頓內(nèi)摩擦定律非非牛頓型流體牛頓型流體剪應(yīng)力不符合牛頓內(nèi)摩擦定律剪應(yīng)力不符合牛頓內(nèi)摩擦定律實際實際流體流體302.4 2.4 空氣的浮力空氣的浮力原理原理：阿基米德定律。：阿基米德定律。設(shè)：設(shè)：一流體中，一物體

18、，體積一流體中，一物體，體積V則，浮力：則，浮力：F = V 流體流體g重力：重力：P = V 物體物體g P(重力重力) F(浮力浮力)31討論：討論：(1) 假設(shè)假設(shè)1m3流體（液體）在空氣中流體（液體）在空氣中則：則：P=9810N（ ） F=11.77N（ ）3OHm/kg100023am/kg2 . 1PF，所以液體在空氣中的浮力可忽略不所以液體在空氣中的浮力可忽略不計。所以說計。所以說水總是由高處向低處流動。水總是由高處向低處流動。注注：0oC時空氣的密度時空氣的密度 20oC時空氣的密度時空氣的密度3, aNm/kg293. 13C20, am/kg205. 1重力：重力：P =

19、 V 物體物體g浮力：浮力：F = V 流體流體g32(2) 假設(shè)是假設(shè)是1m3熱空氣在冷空氣中熱空氣在冷空氣中則：則：P=5.89N ( ) F=11.77N ( )3m/kg6 . 0煙320, am/kg20. 1冷可見，可見，P 0 由此可見，熱煙氣在沒有機(jī)械能加入由此可見，熱煙氣在沒有機(jī)械能加入的情況下，將會在凈浮力的作用下，的情況下，將會在凈浮力的作用下，熱煙氣由下向上自動流動。熱煙氣由下向上自動流動。重力：重力：P = V 物體物體g浮力：浮力：F = V 流體流體g123end333 氣體力學(xué)基本方程式氣體力學(xué)基本方程式(1)理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程(2)質(zhì)量守恒質(zhì)量守

20、恒連續(xù)性方程連續(xù)性方程(3)能量守恒能量守恒伯努利方程伯努利方程 三大守恒三大守恒(4)動量守恒動量守恒歐拉沖量方程歐拉沖量方程研究、討論氣體流動問題時，涉及到的物理研究、討論氣體流動問題時，涉及到的物理量有四個（量有四個（p、T、 、w），構(gòu)成四個方程組：），構(gòu)成四個方程組：343 氣體動力學(xué)基本方程式氣體動力學(xué)基本方程式n3.1 質(zhì)量守恒原理質(zhì)量守恒原理連續(xù)性連續(xù)性方程方程( (穩(wěn)定態(tài)一元流穩(wěn)定態(tài)一元流) )n對具有一個入口斷面對具有一個入口斷面F F1 1和一個和一個出口斷面出口斷面F F2 2的穩(wěn)定態(tài)管流的穩(wěn)定態(tài)管流 在在1-11-1截面截面, ,氣體質(zhì)量流量氣體質(zhì)量流量 m m1 1

21、=F=F1 11 11 1 在在2-22-2截面截面, ,氣體質(zhì)量流量氣體質(zhì)量流量 m m2 2=F=F2 22 22 2111FudFF35n穩(wěn)定流動時，單位時間內(nèi)通過穩(wěn)定流動時，單位時間內(nèi)通過截面和截面和截面的質(zhì)量流量相等截面的質(zhì)量流量相等 F111=F222=m若氣體為不可壓縮氣體若氣體為不可壓縮氣體1=2F11=F22=V=常數(shù)常數(shù)m3/S結(jié)論結(jié)論:不可壓縮氣體做穩(wěn)定流動時不可壓縮氣體做穩(wěn)定流動時,橫截面積越小處橫截面積越小處,流速流速越大越大.36不可壓縮氣體不可壓縮氣體2211FwFw1221FFww212221ddww若是圓形管道：若是圓形管道：公式建立的條件：公式建立的條件：無

22、分支、無匯合，無加入、無泄漏、等無分支、無匯合，無加入、無泄漏、等溫、等壓。溫、等壓。373.2 能量守恒原理能量守恒原理伯努利方程伯努利方程3.2.1 伯氏方程在窯爐中的應(yīng)用形式伯氏方程在窯爐中的應(yīng)用形式（1）理想氣體）理想氣體假設(shè)：假設(shè)：(1)不可壓縮理想氣體，無粘性，無摩擦力；不可壓縮理想氣體，無粘性，無摩擦力； (2)變截面管道，穩(wěn)定而連續(xù)的流動；變截面管道，穩(wěn)定而連續(xù)的流動； (3)無外功輸入，也無加熱或冷卻設(shè)備。無外功輸入，也無加熱或冷卻設(shè)備。則：氣體流動時無能量損失和內(nèi)能的增減，只有則：氣體流動時無能量損失和內(nèi)能的增減，只有位能、動能、靜壓能位能、動能、靜壓能三種能量之間的相互轉(zhuǎn)

23、換。三種能量之間的相互轉(zhuǎn)換。381-1截面截面(上游上游)：p1、T1、 1、w12-2截面截面(下游下游)：p2、T2、 2、w2根據(jù)伯努利方程：根據(jù)伯努利方程：(a) 對對單位質(zhì)量、受單位質(zhì)量、受1N重力重力的流體的流體gwgpZgwgpZ222222221111392222222111112121wpgZwpgZ222221112121wpgZwpgZ 等溫段中，等溫段中， const(該段氣體平均溫度下的密度該段氣體平均溫度下的密度)(b) 對對單位體積單位體積(1m3)、受重力、受重力 gN的氣體的氣體 (熱工中熱工中) 單位：單位：J/m3 = N/m2 = Pa40上式的上式的應(yīng)

24、用條件應(yīng)用條件：（1）理想氣體，無粘性，無能量損失；）理想氣體，無粘性，無能量損失；（2）氣體在漸變流截面管中作穩(wěn)定流動，沿流線，）氣體在漸變流截面管中作穩(wěn)定流動，沿流線， 無旋渦，其參數(shù)不受時間影響；無旋渦，其參數(shù)不受時間影響；（3）不可壓縮氣體，）不可壓縮氣體， p 0.2atm，分段等溫，分段等溫, =const；（4）僅受重力場作用，不受磁場等影響。）僅受重力場作用，不受磁場等影響。（5）動能是對整個截面而言的，所以）動能是對整個截面而言的，所以w是整個截面是整個截面 的平均值；的平均值；（6）截面高度）截面高度Z是指截面形心點(diǎn)與基準(zhǔn)面的距離。是指截面形心點(diǎn)與基準(zhǔn)面的距離。 基準(zhǔn)面在氣

25、體斷面下方基準(zhǔn)面在氣體斷面下方Z叫高度，為正值；叫高度，為正值；基準(zhǔn)面在氣體斷面上方時，基準(zhǔn)面在氣體斷面上方時，Z叫深度，為負(fù)值。叫深度，為負(fù)值。41（2）實際氣體）實際氣體實際氣體有粘性，流動過程中有能量損失。實際氣體有粘性，流動過程中有能量損失。)2, 1(222221112121LhwpgZwpgZ)2, 1(Lh表示氣體從表示氣體從1-1截面流至截面流至2-2截面截面 的總能量損失的總能量損失42管內(nèi)熱氣體由管內(nèi)熱氣體由1-1至至2-2的伯氏方程：的伯氏方程：)2, 1(222221112121LhwpgZwpgZ管外相同高度上空氣由管外相同高度上空氣由1-1至至2-2的伯氏方程的伯氏

26、方程 ：（假設(shè)空氣是靜止的）（假設(shè)空氣是靜止的）2,21 ,1aaaapgZpgZ（3）適用于兩流體的伯努利方程）適用于兩流體的伯努利方程43因窯爐系統(tǒng)與外界大氣是相連通的，考慮外界冷因窯爐系統(tǒng)與外界大氣是相連通的，考慮外界冷空氣對窯內(nèi)熱氣體的浮力作用，兩式相減，得：空氣對窯內(nèi)熱氣體的浮力作用，兩式相減，得：因熱氣體的因熱氣體的 a ,換基準(zhǔn)面換基準(zhǔn)面(新基準(zhǔn)面新基準(zhǔn)面)：211 ,1121)()(wppgZaa) 21 (222 ,2221)()(LaahwppgZ211 ,1121)()(wppgHaa)21 (222,2221)()(LaahwppgH基準(zhǔn)面在氣體斷面上方，向下為正值；4

27、4 上式簡寫：上式簡寫：)21 (222111Lksgeksgehhhhhhh上式中每一項都稱為上式中每一項都稱為“壓頭壓頭”（相對壓頭），（相對壓頭），使用時注意基準(zhǔn)面的選取使用時注意基準(zhǔn)面的選取!基準(zhǔn)面取在氣體斷面的上方基準(zhǔn)面取在氣體斷面的上方,向下為正值特點(diǎn)：特點(diǎn)：上部斷面的上部斷面的hge 下部斷面的下部斷面的hs適用于兩流體的伯努利方程適用于兩流體的伯努利方程約定：約定：上游為上游為“1-1”截面，下游為截面，下游為“2-2”截面截面 453.2.2 公式中各項壓頭的物理意義公式中各項壓頭的物理意義壓頭壓頭表示表示單位體積的氣體所具有的能量單位體積的氣體所具有的能量； 單位：單位：

28、J/m3，Pa壓強(qiáng)壓強(qiáng)表示表示單位面積上的力單位面積上的力。 單位：單位：N/m2，Pa)21 (222111Lksgeksgehhhhhhh適用于二流體的伯氏方程適用于二流體的伯氏方程:46幾何壓頭實際上即幾何壓頭實際上即單位體積的熱氣體在凈浮力的單位體積的熱氣體在凈浮力的作用下所具有的位能作用下所具有的位能：(F-P)H0方向總向上，熱煙氣會由下向上自動流動。方向總向上，熱煙氣會由下向上自動流動。t煙煙 hge ( a- ) 熱煙氣熱煙氣 a ta 3.2.2.1 幾何壓頭（幾何壓頭（geometry head）hge = H( a- ) g J/m3, Pa物理意義：物理意義：管道內(nèi)單位

29、體積的熱氣體和管道外管道內(nèi)單位體積的熱氣體和管道外同高度上單位體積冷空氣具有的位能差。同高度上單位體積冷空氣具有的位能差。沿高度上的分布沿高度上的分布: :上小下大上小下大. .基準(zhǔn)面設(shè)在上方基準(zhǔn)面設(shè)在上方, ,基準(zhǔn)面上基準(zhǔn)面上h hgege=0=0473.2.2.2 靜壓頭（靜壓頭（static head）hs = p-pa J/m3, Pa物理意義：物理意義：管道內(nèi)單位體積熱氣體比管道外同管道內(nèi)單位體積熱氣體比管道外同一水平面上同體積冷空氣多具有的靜壓能一水平面上同體積冷空氣多具有的靜壓能。 hs 0，正壓，向外逸熱氣正壓，向外逸熱氣0，零壓零壓0，負(fù)壓，向內(nèi)吸冷氣負(fù)壓，向內(nèi)吸冷氣由靜壓頭

30、造成的氣體流動，其方向總是由壓強(qiáng)由靜壓頭造成的氣體流動，其方向總是由壓強(qiáng)大的地方流向壓強(qiáng)小的地方。大的地方流向壓強(qiáng)小的地方。凡出口與大氣相通處凡出口與大氣相通處,其靜其靜壓頭為零壓頭為零沿高度上的分布上大下小沿高度上的分布上大下小 hs 48測量：測量：可用各種壓力表測其可用各種壓力表測其“表壓表壓”。 壓頭與表壓數(shù)值上相等，但物理意義不同。壓頭與表壓數(shù)值上相等，但物理意義不同。表壓表壓單位面積上的力，有方向，是壓強(qiáng)。單位面積上的力，有方向，是壓強(qiáng)。壓頭壓頭1m3氣體的壓力差，無方向，是能量。氣體的壓力差，無方向，是能量。測量時，一測量時，一端與大氣相端與大氣相通，另一端通，另一端與熱氣體相與

31、熱氣體相通，管口通，管口于氣流方向于氣流方向493.2.2.3 動壓頭（動壓頭（kinetic head）測量：測量：用畢托管測量用畢托管測量全壓全壓= 動壓動壓+ 靜壓靜壓全壓力全壓力靜壓力靜壓力wJ/m3, Pa221whk物理意義：物理意義：單位體積單位體積氣體流動時所具有的氣體流動時所具有的動能。動能。503.2.2.4 壓頭損失（壓頭損失（Loss of head）hL ,(1-2) =hf + hl J/m3, Pa物理意義：物理意義：單位體積氣體由截面單位體積氣體由截面1-1流至截面流至截面 2-2過程中損失的總能量。過程中損失的總能量。其中：其中： l 流程長度，流程長度，m

32、d 管道內(nèi)徑（園形管道）管道內(nèi)徑（園形管道） 當(dāng)量內(nèi)徑（非園形管道）當(dāng)量內(nèi)徑（非園形管道）de = 4F/s 摩擦阻力系數(shù)（無因次）摩擦阻力系數(shù)（無因次） J/m3, Pakfhdlh（1）摩擦阻力）摩擦阻力hf （friction resistance）51摩擦阻力系數(shù)可用下式計算：摩擦阻力系數(shù)可用下式計算： = f(Re,)b/(Ren)式中式中b、n是與管壁相對粗糙度是與管壁相對粗糙度()有關(guān)的系數(shù)有關(guān)的系數(shù)層流時：層流時：b=1，n=64 ， =1/ Re64湍流時：參閱下表（教材湍流時：參閱下表（教材P7頁表頁表1-2）52 Re2300時，流體作時，流體作層流層流流動；流動； Re

33、4000時，流體作時，流體作湍流湍流流動；流動； 2300 Re 4000時，屬時，屬過渡流過渡流。在這個范。在這個范圍內(nèi)，流體的流動狀態(tài)是不穩(wěn)定的，可能轉(zhuǎn)圍內(nèi)，流體的流動狀態(tài)是不穩(wěn)定的，可能轉(zhuǎn)向?qū)恿鳎部赡苻D(zhuǎn)向湍流。實驗條件好時，向?qū)恿?，也可能轉(zhuǎn)向湍流。實驗條件好時，上臨界值可延至上臨界值可延至104以上。以上。53（2）局部阻力）局部阻力hl（local resistance）當(dāng)氣流通道局部變形，如當(dāng)氣流通道局部變形，如擴(kuò)張、收縮、捌彎、擴(kuò)張、收縮、捌彎、匯流、分支、設(shè)閘板等障礙物匯流、分支、設(shè)閘板等障礙物時，氣流速度與時，氣流速度與方向均發(fā)生變化，氣體質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)間、質(zhì)點(diǎn)與方向均發(fā)生變化，

34、氣體質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)間、質(zhì)點(diǎn)與管壁間發(fā)生碰撞，形成旋渦等，產(chǎn)生局部的能管壁間發(fā)生碰撞，形成旋渦等，產(chǎn)生局部的能量損失。量損失。hlocal=hk J/m3, Pa（3）綜合阻力綜合阻力h綜合綜合= 綜綜hk J/m3, Pa54減小阻力的途徑：減小阻力的途徑：hf w1.81.9, hL w2經(jīng)驗經(jīng)驗(窯爐通道窯爐通道)： 300400C，w經(jīng)驗經(jīng)驗= 23 Nm/s 600800C，w經(jīng)驗經(jīng)驗= 1.52.0 Nm/s（2）減小阻力系數(shù)）減小阻力系數(shù) ：“園、平、直、緩、少園、平、直、緩、少”（3）減小窯內(nèi)料垛對煙氣流動的阻力）減小窯內(nèi)料垛對煙氣流動的阻力（1）減?。p小hk1.2.3end553

35、.2.3 壓頭轉(zhuǎn)換壓頭轉(zhuǎn)換-用壓頭轉(zhuǎn)變圖表示用壓頭轉(zhuǎn)變圖表示約定：約定：上游為上游為“1-1”截面，下游為截面，下游為“2-2”截截面面根據(jù)二流體伯努利方程：根據(jù)二流體伯努利方程： hge1 +hs1 +hk1 = hge2 +hs2 +hk2 +hL,(1-2) 用壓頭轉(zhuǎn)變圖來表示壓頭之間的轉(zhuǎn)換用壓頭轉(zhuǎn)變圖來表示壓頭之間的轉(zhuǎn)換+-h1Hh256（1）hge hs熱氣體在熱氣體在截面積不變的垂直管道截面積不變的垂直管道中流動時，流速中流動時，流速不變，所以動壓頭不變。不變，所以動壓頭不變。 即即 hk1 = hk2 當(dāng)熱氣體當(dāng)熱氣體由下向上由下向上流動時：流動時：2-2為基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面 hge

36、2=0 hge1 +hk1 = hs2 -hs1 +hk2 +hL,(1-2)幾何壓頭的減小增加了靜壓頭幾何壓頭的減小增加了靜壓頭,幾何壓頭是推動力幾何壓頭是推動力。57當(dāng)熱氣體當(dāng)熱氣體由下向上由下向上流動時：壓頭轉(zhuǎn)變圖流動時：壓頭轉(zhuǎn)變圖幾何壓頭是推動力幾何壓頭是推動力58熱氣體在垂直熱氣體在垂直管道由中管道由中由上由上向下向下流動，且流動，且管徑不變管徑不變1-11-1和和2-22-2的伯努力方程的伯努力方程:1-1:1-1為基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面即即h hs sh hg g （幾何壓頭視為（幾何壓頭視為“能量損失能量損失”） 表示靜壓頭轉(zhuǎn)換成了幾何壓頭，此表示靜壓頭轉(zhuǎn)換成了幾何壓頭，此時時幾何壓頭

37、變成一種幾何壓頭變成一種“阻力阻力”。Lksgksghhhhhhh222111hg1=0Lgsshhhh221-當(dāng)熱氣體當(dāng)熱氣體由上向下由上向下流動時：流動時：590 1當(dāng)熱氣體當(dāng)熱氣體由上向下由上向下流動時：壓頭轉(zhuǎn)變圖流動時：壓頭轉(zhuǎn)變圖幾何壓頭是阻力幾何壓頭是阻力6061流體在一水平流體在一水平的、逐漸擴(kuò)張的、逐漸擴(kuò)張的管道中流動的管道中流動2211kskshhhh同理流體在漸縮管道中流動時同理流體在漸縮管道中流動時: :hshk1-11-1和和2-22-2的伯努力方程的伯努力方程: :因為因為h hk1k1h hk2k2即即h hk kh hs s則則 h hs2s2h hs s1 1熱氣

38、體在熱氣體在漸擴(kuò)漸擴(kuò)(或漸縮或漸縮)的水平管道的水平管道中流動。即中流動。即 hge1=hge2（2）hk hs壓頭轉(zhuǎn)變圖如何畫？壓頭轉(zhuǎn)變圖如何畫？w1w2112262熱氣體由下向上在熱氣體由下向上在截面逐漸變小的垂截面逐漸變小的垂直管道中流動直管道中流動Lksgksghhhhhhh2221111-11-1和和2-22-2的伯努力方程的伯努力方程: :Lkkssghhhhhh)()(12121 熱氣體由下向上流動時，逐漸將熱氣體由下向上流動時，逐漸將幾何壓頭轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓頭、動壓頭，并幾何壓頭轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓頭、動壓頭，并消耗部分能量用于克服壓頭損失。消耗部分能量用于克服壓頭損失。2-22-2截面為基準(zhǔn)

39、面截面為基準(zhǔn)面,h,hg2g2=0,=0,則則: :（3）綜合轉(zhuǎn)換）綜合轉(zhuǎn)換如熱氣體在如熱氣體在收縮形垂直管道收縮形垂直管道內(nèi)向上流動內(nèi)向上流動(如煙囪中如煙囪中)63（3）綜合轉(zhuǎn)換）綜合轉(zhuǎn)換在煙囪中在煙囪中若基準(zhǔn)面選在若基準(zhǔn)面選在2-2，則，則 hge 2=0， hs2=0， hs1 0即煙囪底部總是負(fù)壓（抽力），相當(dāng)于：即煙囪底部總是負(fù)壓（抽力），相當(dāng)于：hge1= - hs1 + (hk2- hk1)+h L, (1-2)壓頭轉(zhuǎn)變圖如何畫？壓頭轉(zhuǎn)變圖如何畫？64h L .(1-2)hk2hge1壓頭壓頭流流程程hs1hk1hge1 + hs1 + hk1 = hk2+h L, (1-2)

40、壓頭轉(zhuǎn)變圖壓頭轉(zhuǎn)變圖 aw1w21122若基準(zhǔn)面選在若基準(zhǔn)面選在2-2，則，則 hge 2=0， hs2=0， hs10作業(yè)：作業(yè)：P64頁頁 1-3、1-4(p2 - p3)F3 = (m1+m2)w3 (m1w1 + m2w2)其中：其中： w 2 m3= m1+m271hge hs示意圖示意圖hgehk流流程程hs h L .1-2壓頭壓頭 a1122w2 w1- hge hs +hL,(1-2) 7273窯爐內(nèi)：窯爐內(nèi)：(101325 200) Pa (1 0.002) atm管道內(nèi)、燒嘴內(nèi)：管道內(nèi)、燒嘴內(nèi)： (101325 20000)Pa (1 0.2)atm單位換算：單位換算：

41、1atm=101325Pa 0.1MPa=100KPa74采取分段處理的方法，在每個等溫段中，等溫、采取分段處理的方法，在每個等溫段中，等溫、等壓，等壓， = const，所以可視為，所以可視為不可壓縮氣體不可壓縮氣體。溫度溫度時間時間751221aw2,p2w1,p1Z1Z2基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面H1H2新基準(zhǔn)面新基準(zhǔn)面761-2 窯爐系統(tǒng)內(nèi)的氣體流動窯爐系統(tǒng)內(nèi)的氣體流動窯爐系統(tǒng)內(nèi)的氣體流動主要有三種類型：窯爐系統(tǒng)內(nèi)的氣體流動主要有三種類型：（1）不可壓縮氣體的流動，）不可壓縮氣體的流動， = const（2）可壓縮氣體的流動，）可壓縮氣體的流動， const（3）射流（流股）射流（流股）771 不可

42、壓縮氣體的流動不可壓縮氣體的流動 在高溫窯爐中，由于氣體的組成、溫度在高溫窯爐中，由于氣體的組成、溫度和壓力的變化，氣體的密度是漸變的。但若和壓力的變化，氣體的密度是漸變的。但若截取某一有限單元體，如截取某一有限單元體，如水平爐膛、垂直通水平爐膛、垂直通道、局部孔口道、局部孔口等作為研究對象，則可視為恒等作為研究對象，則可視為恒密度（不可壓縮）氣體的流動。密度（不可壓縮）氣體的流動。 即當(dāng)溫度波動大時，取等溫段分段考慮。即當(dāng)溫度波動大時，取等溫段分段考慮。781.1 氣體通過爐墻小孔的流出和吸入氣體通過爐墻小孔的流出和吸入)21 (222111Lksgeksgehhhhhhh 列列1-1至至2

43、-2截面伯氏方程：截面伯氏方程：(3) p2 = pa 是水平流動（是水平流動（Z1=Z2），且氣體），且氣體 通過小孔時壓差很小（通過小孔時壓差很?。?1= 2）(2) F2 F1 w1 w2，w1 0 hk1 0 hge1 = hge2 hs2 = 0分析分析79因此上面伯努利方程可改寫成：因此上面伯努利方程可改寫成：hs1 = hk2 + hL, 1-2 =(1+) hk2)(2)(211112aappppw流出氣量：流出氣量：)(2)(211222aappFVppFFwwFV流流221211wppa80流量系數(shù)：流量系數(shù)： = 其中：其中：縮流系數(shù)：縮流系數(shù)： =F2/F11速度系數(shù)：

44、速度系數(shù)：同理，同理，當(dāng)當(dāng)hs1 B 假設(shè)流動假設(shè)流動自上而下自上而下，開始，開始tA tB，即，即A通道推動力通道推動力AgehBgeh VBtA直至直至tA= tB 相反，若氣體相反，若氣體自下而上自下而上流動流動(此時幾何壓頭此時幾何壓頭是推動力是推動力)，則當(dāng)發(fā)生擾動使，則當(dāng)發(fā)生擾動使tA B VA VBtA，即，即A通道阻力通道阻力AgehBgeh幾何壓頭幾何壓頭是阻力是阻力90結(jié)論結(jié)論:（1）煙氣）煙氣(熱氣體熱氣體)加熱制品時，熱氣體加熱制品時，熱氣體從從上向下上向下走叫走叫“倒焰倒焰”(此時幾何壓頭為阻力此時幾何壓頭為阻力)，水平溫差?。凰綔夭钚?；（2）空氣冷卻制品時，冷氣體

45、）空氣冷卻制品時，冷氣體從下向上從下向上升升叫叫“升焰升焰”(此時幾何壓頭為推動力此時幾何壓頭為推動力)，水平，水平溫溫差小。差小。 9192分散垂直氣流法則的使用條件分散垂直氣流法則的使用條件(適用條件適用條件)： 應(yīng)用于幾何壓頭起主要作用的通道，應(yīng)用于幾何壓頭起主要作用的通道，如傳統(tǒng)的倒焰窯、蓄熱室等。如傳統(tǒng)的倒焰窯、蓄熱室等。分散垂直氣流法則不適用于：分散垂直氣流法則不適用于：（1）阻力很大的窯；）阻力很大的窯；（2）流動速度很大或者說壓差大的窯。）流動速度很大或者說壓差大的窯。93圓形倒焰窯工作流程示意圖圓形倒焰窯工作流程示意圖941、窯室 2、燃燒室 3、檔火墻 4、噴火口 5、吸火

46、孔 6、支煙道 7、主煙道 8、窯門 9、窯孔頂 10、窯箍 11、看火孔間歇式倒焰窯95 熱氣體產(chǎn)生于燃燒室，經(jīng)擋火墻、噴火口至窯頂，然后從上向下流動，經(jīng)產(chǎn)品料垛間空隙，將制品加熱，再經(jīng)吸火孔、支煙道、主煙道，最后經(jīng)煙囪排入大氣。由于火焰自上而下流動，所以稱之為倒焰窯。作業(yè)：作業(yè)：64頁頁1-54.5end962 2 可壓縮氣體的流動可壓縮氣體的流動即：即： p p/ /p p0 0 20% 20%，或者或者 p p 20kPa20kPa時時2.1 2.1 特點(diǎn)和假設(shè)特點(diǎn)和假設(shè)1.1. 氣體的壓強(qiáng)在流動過程中是逐漸降低的氣體的壓強(qiáng)在流動過程中是逐漸降低的 流道短流速高可看作絕熱過程流道短流速

47、高可看作絕熱過程 符合絕熱方程符合絕熱方程CPTCTTCPP-1-11-3.3.氣體流動是一維流動氣體流動是一維流動3.4.5end972.1 音速和馬赫數(shù)音速和馬赫數(shù)音速（音速（a）：）：聲波在氣體中的傳播速度，聲波在氣體中的傳播速度，或者說是聲波在彈性介質(zhì)中的傳播速度。或者說是聲波在彈性介質(zhì)中的傳播速度。 聲波是因機(jī)械振動引起的機(jī)械彈性波，聲波是因機(jī)械振動引起的機(jī)械彈性波，是縱波（壓縮、放松交替進(jìn)行）。是縱波（壓縮、放松交替進(jìn)行）。98Ea 其中：其中： 音速，音速，m/s E 介質(zhì)的彈性模數(shù)，介質(zhì)的彈性模數(shù)，w/m2 介質(zhì)的密度，介質(zhì)的密度，kg/m3a因聲波在氣體中的傳播速度很大，引起

48、的溫度因聲波在氣體中的傳播速度很大，引起的溫度變化很微弱，可以認(rèn)為是絕熱可逆（等熵）過變化很微弱，可以認(rèn)為是絕熱可逆（等熵）過程。由理想氣體的多變方程，得聲波在靜止流程。由理想氣體的多變方程，得聲波在靜止流體及靜止理想氣體中的傳播速度為：體及靜止理想氣體中的傳播速度為：pTRa99若介質(zhì)為空氣，若介質(zhì)為空氣， =1.4，R =287（J/kgK）則空氣中的音速為：則空氣中的音速為：TTa04.202874 . 1 可見，可見，音速是氣體（介質(zhì)）溫度的函數(shù)，音速是氣體（介質(zhì)）溫度的函數(shù)，是一個狀態(tài)函數(shù)；音速的大小反映了氣體的可是一個狀態(tài)函數(shù)；音速的大小反映了氣體的可壓縮程度；音速的方向與飛行物飛

49、行方向相反。壓縮程度；音速的方向與飛行物飛行方向相反。100awMa 其中：其中：Maa1，w 1，w ，為超音速流動為超音速流動1012.2 可壓縮氣體通過漸縮噴嘴噴出可壓縮氣體通過漸縮噴嘴噴出罐內(nèi)罐內(nèi)(0-0面面)：ws 0 ，滯止?fàn)顟B(tài)（滯止?fàn)顟B(tài)（static） 滯止參數(shù)：滯止參數(shù)：ps、Ts、 s ws( 0)2-2截面（出口處）：截面（出口處）：w達(dá)到最大。達(dá)到最大。流動過程中：流動過程中：p 、w 、 、T 即氣體在流動過程中，不僅即氣體在流動過程中，不僅hs （p ） ，而，而且且內(nèi)能內(nèi)能 （T ）；1022.2.1 壓強(qiáng)變化規(guī)律壓強(qiáng)變化規(guī)律流動過程中：流動過程中：psp1p2=p

50、a 可看成是絕熱可逆（等熵）過程，其狀可看成是絕熱可逆（等熵）過程，其狀態(tài)方程（理想氣體多變方程）：態(tài)方程（理想氣體多變方程）：constpVconstp或：或： 其中：其中： 為絕熱指數(shù)，為絕熱指數(shù)， = Cp/CV 單原子氣體：單原子氣體： =1.6 雙原子氣體：雙原子氣體： =1.4 多原子氣體：多原子氣體： =1.3103任一截面處壓強(qiáng)（任一截面處壓強(qiáng)（p）與）與 之比，恒之比，恒等于滯止?fàn)顟B(tài)下等于滯止?fàn)顟B(tài)下ps/ s 之比。之比。sspp11即：即：2.2.2 密度變化規(guī)律密度變化規(guī)律由上得：由上得：111sspp其中：其中：p1/ps1，1/ 1，所以所以 1/ s 1， 即即 1

51、 s 1042.2.3 溫度變化規(guī)律溫度變化規(guī)律絕熱過程絕熱過程 p 相當(dāng)于膨脹，內(nèi)能相當(dāng)于膨脹，內(nèi)能 ，所以，所以T 111TpTpsss111ssppTT其中：其中：p1/ps 1，( -1) / 1所以：所以：T1/Ts 1，即即T1 pa ）114wmaxspp2 crwQmABCDEFGW2=f1(p2/ps)Qm=f2(p2/ps)Qm,max臨界狀態(tài)臨界狀態(tài)是流量最大狀態(tài)是流量最大狀態(tài)此時：此時：w2 = w2,cr= a （等于當(dāng)?shù)匾羲伲ǖ扔诋?dāng)?shù)匾羲伲?cr = p2,cr/ps （臨界壓強(qiáng)比）（臨界壓強(qiáng)比）擁塞效應(yīng)擁塞效應(yīng)流量流量達(dá)到一達(dá)到一定值后，定值后，流速流速不再隨壓

52、強(qiáng)不再隨壓強(qiáng)比的減小而繼續(xù)增大的現(xiàn)比的減小而繼續(xù)增大的現(xiàn)象。象。115由流量方程對壓強(qiáng)比（由流量方程對壓強(qiáng)比（ ）求導(dǎo)并令其等于零）求導(dǎo)并令其等于零0ddm同理可推得：同理可推得： 1, 212scrcrpp即令：即令：得：得：1162112scraacrcrsscraRTpw1211max12sscrpFm12scrTT（2）溫度比）溫度比（3）音速比）音速比（4）臨界流速）臨界流速（5）最大流量）最大流量（1）密度比）密度比1112scr1172.3 可壓縮氣體由漸縮至漸擴(kuò)噴嘴的流動可壓縮氣體由漸縮至漸擴(kuò)噴嘴的流動拉伐爾（拉伐爾（Larals）噴嘴（）噴嘴（nozzle）：）： 2-2斷面

53、斷面(喉部喉部)：Ma=1 2-2斷面以前斷面以前(收縮段收縮段)： Ma1118 氣體參數(shù)與流速的關(guān)系氣體參數(shù)與流速的關(guān)系（由能量方程（由能量方程 和理想氣體狀態(tài)方程導(dǎo)出）和理想氣體狀態(tài)方程導(dǎo)出）wdwMaTdT2) 1( wdwMad2wdwMapdp2119(2) 流速與截面積的關(guān)系流速與截面積的關(guān)系(由連續(xù)性方程導(dǎo)出由連續(xù)性方程導(dǎo)出)wdwMaFdF) 1(2(c) 超音速流動時：超音速流動時：Ma1， (Ma2-1)0 dF dw 正消長關(guān)系正消長關(guān)系(a) 亞音速流動時：亞音速流動時：Ma1，(Ma2-1)0 dF dw 負(fù)消長關(guān)系負(fù)消長關(guān)系 (b) 跨音速流動時：跨音速流動時：M

54、a 1，dF 、dw不變不變120由連續(xù)性方程式由連續(xù)性方程式wF = C，取對數(shù)并微分，取對數(shù)并微分， d/+dw/w+dF/F= 0 a2 = dp/d a2= w2/M2 dp/=-wdw， 1/FdF = (M21)1/wdw三、流速與斷面的關(guān)系三、流速與斷面的關(guān)系121（1）當(dāng)當(dāng)M 1，wa，(M21) 1，wa，(M21) 0， dF與與dw符號相符號相同。流速與斷面成正比，其原因是由于超音速流同。流速與斷面成正比，其原因是由于超音速流體密度變化大于速度變化。體密度變化大于速度變化。（3）當(dāng)當(dāng)M=1，w=a，必有，必有dF=0， 此時斷面此時斷面F稱為臨稱為臨界斷面界斷面Fe，為最小斷面。在臨界斷面上，氣流速，為最小斷面。在臨界斷面上，氣流速度等于當(dāng)?shù)匾羲俣鹊扔诋?dāng)?shù)匾羲賏e，還可稱為臨界速度，還可稱為臨界速度w