第7章 气体与蒸气的流动 (Gas and Steam Flow) 上海克夏大￥ 2018年4月3日 2
2018年4月3日 2 第 7 章 气体与蒸气的流动 (Gas and Steam Flow)
工程中有许多流动问题，比如喷管(nozzle;jet)、 扩压管(diffuser)及节流阀(throttle valve)内流动过程 的能量转换情况。 Flow-straightening screens Acceleration Deceleration Test section Diffuser LNozzle Inlet Exit Inlet Exit 上游克①大￥ 2018年4月3日 3 SHANCIAI JLO TONG UNIVERSITY
2018年4月3日 3 工程中有许多流动问题，比 如喷管(nozzle；jet)、 扩压管(diffuser)及节流阀(throttle valve)内流动过程 的能量转换情况
§7-1稳定流动的基本方程式 一.简化 稳 一维 绝热 可逆 二稳定流动基本方程 l.质量守恒方程（连续性方程)-continuity equation L=gm2= =qm= 2 y V2 V AT编 4m2 dv cn v A Cr 2 dp or A 上游克①大￥ 2018年4月3日 4 ANGIAI JLAO TONG UNIVERSITY
2018年4月3日 4 1 1 2 2 p1 T1 qm1 cf1 p2 T2 qm2 cf2 二.稳定流动基本方程 1.质量守恒方程（连续性方程）-- continuity equation 1 f1 2 f2 1 2 1 2 f m m m Ac Ac Ac q v q q v v f f f f d d d d d d or 0 v A c v Ac A c A c §7–1 稳定流动的基本方程式 一 .简化 稳定一维 绝热 可逆
2.过程方程 Piv=p2v=Pvk +xd=0 p 注意：若水蒸气，则 K+2且≠T1 Cy 3.稳定流动能量方程一steady-flow energy equation 9=+号c+gL+ ,若忽略g△2，q≈0，w,=0 a+号-g+品=h+中dh+cdc,=0 上游文通大 2018年4月3日 5
2018年4月3日 5 2.过程方程 p v p v pv 1 1 2 2 注意: 若水蒸气，则 1 2 2 1 1 1 T v T v c c V p 且 3.稳定流动能量方程—steady-flow energy equation 2 f 1 2 s q h c gz w d d 0 p v p v , 0, 0 s 若忽略gzq w 2 22 1 f1 2 f2 f 1 11 2 22 h ch c hc f f d d0 hcc
§7-6绝热节流 一.绝热节流(adiabatic throttling) (b)A porous plug (c)A capillary tube 223 定义：由于局部阻力，使流体 压力降低的现象。 节流现象特点： 1)p2p1 3),=h2,但节流过程并非 等焓过程 2)强烈不可逆s2>S1,=Tg 4)T可能大于等于或小于T1 理想气体T,=T 上泽发通大￥ 2018年4月3日 SHANCIAI JLO TONG UNIVERSITY
2018年4月3日 6 §7–6 绝热节流 一 .绝热节流(adiabatic throttling) 定义：由于局部阻力，使流体 压力降低的现象。 1) p2s1, I=T0sg 3) h1=h2，但节流过程并非 等焓过程 4) T2可能大于等于或小于T1 理想气体T2= T1 节流现象特点：
二.节流后的温度变化 l.焦耳一汤姆逊系数（Joule-Thomson coefficient) 泥的dr7 dp T -V OT 令dh=0 4= ap )h C 焦耳一汤姆逊系数 (也称节流微分效应) Ov 节流dp<0 dT取决于T 上游克夏大￥ 2018年4月3日 7 FANGHIAI ILAO TONG UNIVERSITY
2018年4月3日 7 二.节流后的温度变化 1.焦耳—汤姆逊系数（Joule-Thomson coefficient ） 据 dd d p p v hcT T v p T 令 d 0 p J h p v T v T T h p c 焦耳—汤姆逊系数 （也称节流微分效应） d0d p v p TT v T 节流 取决于
4>0,dT0 升温 4=0,dT=0 不变 如理想气体 dpd ,dT → v T ) -=0 p →4，≡0，dT=0 →T2≡T1 上文通大￥ 2018年4月3日 8
2018年4月3日 8 0 0,d 0 J p v Tv T T 降温 如理想气体 ddd 0 p p pvT v v v T v pv T T T T 0 0,d 0 J p v Tv T T 升温 0 0,d 0 J p v Tv T T 不变 J 0, d 0 T ⟹ ܶଶ≡ ܶଵ
2.转回温度(inversion temperature) 一节流后温度不变的状态的温度 T 把气体的状态方程代入u表达式即 Timax 可求得不同压力下的转回温度曲线。 一h=常数 例如 理想气体转回温度为一直线； 实际气体，如用范氏方程 转回曲线 p+j-)=R7 代入4可得 09荧-密密 Ti.max 2a 2a 若令p=0,得 Rb 9Rb 上游充通大￥ 2018年4月3日 9 SHANCIAI JLO TONG UNIVERSITY
2018年4月3日 9 2.转回温度(inversion temperature) —节流后温度不变的状态的温度 把气体的状态方程代入μJ表达式即 可求得不同压力下的转回温度曲线。 例如 理想气体转回温度为一直线； 2 g a p v b RT v 代入μJ可得 g 2 1 i a b T Rb v 或 g g 2 1 31 2 2 a R Tb R Tb i i p baa 实际气体，如用范氏方程 J p h p v T v T T p c 若令p=0，得 ,max ,min g g 2 2 9 i i a a T T Rb Rb
3.节流的积分效应 T 节流时状态在致冷区则T下降 致温区 节流时状态在致温区则，T上升或下 致冷区 降取决于△的大小 当气体温度T下Ti.max或TT1 He 7max=-236°C T.max =630K N2 Ti.min =100K 常温下节流T下降 po=40MPa 上游文通大 2018年4月3日 10 HAGAI IO TONG UNIVERSITY
2018年4月3日 10 • 节流时状态在致冷区则T下降 • 节流时状态在致温区则，T上升或下 降取决于Δp的大小 2 ,max ,max H 80 C He 236 C i i T T 常温节流后T上升，T2>T1 N2 ,max ,min 0 630K 100K 40MPa i i T T p 常温下节流T下降 当气体温度T>Ti,max或T<Ti,min，节流后T上升 如： 3.节流的积分效应
三.节流现象的工程应用 气体液化 发动机功率调节 孔板流量计，干度计… 利用以，结合实验，建立实际气体微分方程 热网中蒸汽降压 上海克夏大￥ 2018年4月3日 11 FANCHIAI IUAO TONG UNIVERSIT
2018年4月3日 11 三.节流现象的工程应用 气体液化 发动机功率调节 孔板流量计，干度计··· 利用μJ，结合实验，建立实际气体微分方程 热网中蒸汽降压
