氣體流動(dòng)和壓縮課件

第5章

氣體流動(dòng)和壓縮一元穩(wěn)定流動(dòng)——連續(xù)方程截面1qm1,v1A1,c1截面2qm2,v2A2,c2任意截面qm,vA,cqm—質(zhì)量流量,kg/s;v--比體積,m3/kg;c—流速,m/s;A—截面積,m2體積流量=常數(shù)（穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)）=常數(shù)（連續(xù)方程）課堂練習(xí)P133：習(xí)題5-1v一元穩(wěn)定流動(dòng)——?jiǎng)恿糠匠蘰P+dp

dFfdxdA由牛頓第二定律動(dòng)量方程不考慮粘性摩擦其它方程狀態(tài)方程實(shí)際氣體：查表求p,v,T理想氣體過程方程無摩擦?xí)r即定熵過程定熵指數(shù)，理想氣體，音速方程對(duì)理想氣體課堂練習(xí)P133：習(xí)題5-2噴管噴管是利用壓力降低使流體增速的管道。噴管流動(dòng)特點(diǎn)流速高距離短做絕熱處理學(xué)習(xí)要求氣流截面變化原因噴管設(shè)計(jì)和校核計(jì)算滯止參數(shù)的概念動(dòng)量方程音速方程當(dāng)?shù)芈曀?gt;0Ma<1(亞音速),噴管漸縮；Ma>1(超音速),噴管漸放??Ma=1思考題教材P132:2.為什么漸放形管道也能使氣流加速?漸放形管道也能使液體加速嗎?不能使液體加速.液體dv=0,不能導(dǎo)出此公式.擴(kuò)壓管擴(kuò)壓管的目的是是氣體減速(dc<0)提高壓力(dp>0).漸擴(kuò)擴(kuò)壓管漸縮擴(kuò)壓管思考題教材P132:3.在亞音速和超音速氣流中,下列3種管道適宜做噴管還是擴(kuò)壓管?比較噴管Ma<1,噴管漸縮Ma>1,噴管漸放Ma<1→Ma>1擴(kuò)壓管Ma>1,擴(kuò)壓管漸縮Ma<1,擴(kuò)壓管漸放Ma>1→Ma<1氣體流經(jīng)噴管的速度和流量滯止參數(shù)：流速為0時(shí)的參數(shù)；將具有一定速度的氣流在定熵下擴(kuò)壓，使其速度降低為0，此時(shí)的參數(shù)為滯止參數(shù)。用“*”表示用途：為方便計(jì)算，作為噴管進(jìn)口的數(shù)據(jù)。氣體由滯止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入噴管定比熱理想氣體適用于絕熱流動(dòng)，任何工質(zhì)，是否可逆都適用對(duì)無摩擦的絕熱流動(dòng)，由動(dòng)量方程定比熱理想氣體臨界流速（喉部流速）臨界壓力比臨界流速（喉部流速）流量和最大流量

穩(wěn)定流動(dòng)，通常按喉部參數(shù)計(jì)算流量只適用于定熵流動(dòng)滯止參數(shù)滯止焓滯止溫度滯止壓力滯止比體積思考題教材P1324.作業(yè)教材P1335-4，5-5選做5-6，5-7必做例題5-1解：空氣有關(guān)參數(shù)，查表

0=1.4,cp0=1.005kJ/(kg.K),Rg=0.2871kJ/(kg.K)例題5-1空氣理想氣體，

0=1.4例題5-1若題意為漸縮管而不是縮放管，那么出口流速是多少？？？由于出口截面壓力小于臨界壓力，因此P2=Pc,c2=cc例5-2試設(shè)計(jì)一噴管,流體為空氣,已知P*=0.8MPa,T*=290K,噴管出口壓力p2=0.1MPa,流量qm=1kg/s(按定比熱理想氣體計(jì)算,不考慮摩擦)例5-2解:對(duì)空氣0=1.4,縮放形噴管Why?例5-2出口截面喉部截面例5-2噴管設(shè)計(jì)為圓形,喉部及出口直徑:LDminD2取漸放段錐角為10°理論壓氣功(可逆過程)指什么功目的：研究耗功，越少越好活塞式壓氣機(jī)的壓氣過程技術(shù)功wt(1)、特別快，來不及換熱。(2)、特別慢，熱全散走。(3)、實(shí)際壓氣過程是

可能的壓氣過程sTn

三種壓氣過程的參數(shù)關(guān)系壓氣機(jī)消耗的功活塞式壓氣機(jī)的壓縮過程接近多變過程對(duì)理想氣體的多變壓縮,定溫壓縮及定比熱定熵壓縮過程,壓氣機(jī)消耗的功計(jì)算公式見教材P126.活塞式壓氣機(jī)的余隙影響避免活塞與進(jìn)排氣閥碰撞，留有空隙余隙容積壓縮過程排氣，狀態(tài)未變殘留氣體膨脹進(jìn)新氣，狀態(tài)未變活塞式壓氣機(jī)的余隙影響活塞排量研究VC對(duì)耗功和產(chǎn)氣量的影響新氣量產(chǎn)氣量有效吸氣容積余隙容積VC對(duì)理論壓氣功的影響設(shè)12和43兩過程n相同功＝面積12341＝面積12561－面積43564余隙容積VC對(duì)理論壓氣功的影響余隙對(duì)單位產(chǎn)氣量耗功不影響余隙容積VC對(duì)產(chǎn)氣量的影響定義容積效率令余隙比工程上一般＝3%~8%余隙容積VC對(duì)產(chǎn)氣量的影響討論：（1）一定，c

（2）c和n一定，極限余隙影響例題已知：求（1）有余隙時(shí)的排氣量和耗功（2）無余隙時(shí)的排氣量和耗功解：（1）有效容積Vh例題(1)有余隙影響余隙影響例題解：（2）無余隙時(shí)的排氣量和耗功本次結(jié)束

三種壓氣過程功的計(jì)算最小重要啟示分級(jí)壓縮中間冷卻兩級(jí)壓縮中間冷卻分析有一個(gè)最佳增壓比

省功最佳增壓比的推導(dǎo)

省功最佳增壓比的推導(dǎo)

省功欲求w分級(jí)最小值，最佳增壓比的推導(dǎo)

省功w分級(jí)最小值，最佳增壓比可證明若m級(jí)分級(jí)壓縮的其它好處潤(rùn)滑油要求t<160~180℃,高壓壓氣機(jī)必須分級(jí)分級(jí)壓縮的級(jí)數(shù)省功分級(jí)降低出口溫多級(jí)壓縮達(dá)到無窮多級(jí)(1)不可能實(shí)現(xiàn)(2)結(jié)構(gòu)復(fù)雜(成本高)所以，一般采用2~4級(jí)壓縮T例題例5-3,5-4此題很簡(jiǎn)單,直接套用公式計(jì)算壓氣機(jī)的參數(shù)要求課外自學(xué)作業(yè)教材P1335-10,5-11自選1題本章課結(jié)束本章到此結(jié)束壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算需要壓氣機(jī)，想設(shè)計(jì)一臺(tái)已知：要求