第七章气体与蒸汽的流动S7-3喷管的计算工程热力学
工程热力学 第七章 气体与蒸汽的流动 §7-3 喷管的计算
喷管计算包括设计计算和校核计算，设计计算：已知：工质进口参数（pi，Ti,C）、背压(出口外环境压力)Pb、流量qm由工作条件（锅炉、发动机）决定求：喷管的外形、尺寸，出口流速cj2校核计算：已知：喷管的外形、尺寸，工质进口参数（P1，Ti，Cn）、背压pb求：喷管的流量Am、出口流速cj2工程热力学
工程热力学 喷管计算包括设计计算和校核计算。 设计计算： 已知：工质进口参数 ( p1 , T1 , cf1 )、背压(出口外环境压力) pb、流量 qm 由工作条件(锅炉、发动机)决定 求：喷管的外形、尺寸，出口流速 cf2 校核计算： 已知：喷管的外形、尺寸，工质进口参数 ( p1 , T1 , cf1 )、背压 pb 求：喷管的流量 qm、出口流速 cf2
Part 0l流速计算及其分析目录Part 02流量的计算Part 03喷管外形选择和尺寸计算工程热力学
工程热力学 目 录 Part 01 流速计算及其分析 Part 02 流量的计算 Part 03 喷管外形选择和尺寸计算
01PART流速计算及其分析工程热力学
工程热力学 流速计算及其分析 PART 01
流速计算1、计算流速的公式：22CCfeh-ho = hh222出口流速：普适Cf2 = /2(ho-h2)= /2(h -h)+cg注意：a）公式适用范围：绝热、不作功、任意工质：b）式中h单位是J/kg，是m/s，但一般资料提供h单位是kJ/kg。不计cfl，则 Cr2 ～/2(h -hz)×502=1250J/kgCf1=50m/s,如：Cfi2△h = c,At =1004× △t大约相当于1.25℃C温差，可以忽略工程热力学
工程热力学 流速计算 f 2( ) 0 c h h = − 2 2 0 2 1 2 1 2( ) 2( ) f f c h h h h c = − = − + 1、计算流速的公式： 出口流速： 2 2 2 2 1 0 2 1 2 2 2 f f f c c c h h h h = + = + = + 注意： a）公式适用范围：绝热、不作功、任意工质； b）式中h单位是J/kg，c 是m/s，但一般资料提供 h 单位是kJ/kg。 2 1 2 2( ) f 不计c c h h − f1 ，则 如： 2 2 1 1 1 1 50 / , 50 1250 J/kg 2 2 f f c m s c = = = = = h c t t p 1004 大约相当于1.25℃温 差，可以忽略。 普适
流速计算假设：1）理想气体；2、状态参数对流速的影响2）定值比热容；3）流动可逆；Cf2 = V/2(ho -h) = /2c,(T。-T2)4）满足几何条件。kRgT(1-会)k-Cr2kRk-ca=f(p2/pb)kpovo(P2）KkkkRPoVoC1/23/4Ps/po1/4f2.maxkkP2=(此速度实际上是达不到的Po工程热力学
工程热力学 流速计算 2、状态参数对流速的影响 假设：1）理想气体； 2）定值比热容； 3）流动可逆； 4）满足几何条件。 2 0 2 0 2 0 2 0 1 0 2 0 1 0 0 2 0 2( ) 2 ( ) 2 (1 ) 1 2 [1 ( ) ] 1 2 [1 ( ) ] 1 f p g k g k k k c h h c T T kR T T k T kR T p k p kp v p k p − − = − = − = − − = − − = − − 此速度实际上是达不到的 2,max 0 0 0 2 2 1 1 f g k k c p v R T k k = = − − 1 2 0 ( ) 0 k k p p − =
流速计算3、临界压力比在临界截面上：kp.vo(Per) k J =c= /kpervcrkPoIdealGas：单原子气体K=1.67er=0.487PcrPcr双原子气体K=1.40cr=0.528定义临界压比：cr=po多原子气体K=1.30Ycr=0.546k2干饱和蒸汽K=1.135Ycr=0.577Pcrk+lpo可见：ycr仅与工质性质K有关，与初终参数无关。工程热力学
工程热力学 流速计算 3、临界压力比 1 0 0 , 0 2 [1 ( ) ] 1 k cr k f cr cr cr kp v p c c kp v k p − = − = = − 1 0 0 ( ) k cr cr p v v p = 1 0 2 ( ) 1 k cr k cr p p k − = = + 在临界截面上： 定义临界压比： 0 cr cr p p = Ideal Gas：单原子气体 Ƙ =1.67 γcr=0.487 双原子气体 Ƙ =1.40 γcr=0.528 多原子气体 Ƙ =1.30 γcr=0.546 干饱和蒸汽 Ƙ =1.135 γcr=0.577 可见：γcr仅与工质性质 Ƙ 有关，与初终参数无关
流速计算4、结论>临界压力比是分析管内流动的一个重要数值，截面上工质的压力与滞正压力之比等于临界压力比是气流速度从亚声速到超声速的转折点；>以上分析在理论上只适用于定比容理想气体的可逆绝热流动，对于水蒸气的可逆绝热流动，为一经验值，非比热比。工程热力学
工程热力学 流速计算 4、结论 ➢ 临界压力比是分析管内流动的一个重要数值，截面上工质的压力 与滞止压力之比等于临界压力比是气流速度从亚声速到超声速的 转折点； ➢ 以上分析在理论上只适用于定比容理想气体的可逆绝热流动，对 于水蒸气的可逆绝热流动，k为一经验值，非比热比
02PART流量的计算工程热力学
工程热力学 流量的计算 PART 02
流量计算根据连续方程，喷管各截面质量流量相等。但各种形式喷管的流量大小都受最小截面控制，因而通常按最小截面（收缩喷管的出口截面、缩放喷管的喉部截面）来计算流量，即：A2Cf2收缩喷管：qm=V2AcrCfer缩放喷管：qm=Ner背压：出口以外环境压力pb；出口压力：出口截面上的压力p2。工程热力学
工程热力学 流量计算 根据连续方程，喷管各截面质量流量相等。但各种形式喷管的流量大 小都受最小截面控制，因而通常按最小截面（收缩喷管的出口截面、缩放喷 管的喉部截面）来计算流量，即： 收缩喷管： 缩放喷管： 2 2 2 f m A c q v = cr fcr m cr A c q v = 背压：出口以外环境压力pb ； 出口压力：出口截面上的压力p2