热力教 喷管战扩压管
来源:未知 点击: 发布时间:2020-03-10 17:59

  热力教 喷管战扩压管_工教_下档指导_指导专区。第9章 喷管战扩压管 本章先容热工根本实际正在喷管战扩压管 中的利用。正在叶轮式动力机中, 中的利用。正在叶轮式动力机中,热能背刻板 能的转换是正在喷管中告终的。 能的转换是正在喷管中告终的。喷管即是用于 减补

  第9章 喷管战扩压管 本章先容热工根本实际正在喷管战扩压管 中的利用。正在叶轮式动力机中, 中的利用。正在叶轮式动力机中,热能背刻板 能的转换是正在喷管中告终的。 能的转换是正在喷管中告终的。喷管即是用于 减补气体或蒸气流速的变截里短管。如图便 减补气体或蒸气流速的变截里短管。如图便 是1喷管。气体或蒸气正在喷管中尽热膨缩, 是1喷管。气体或蒸气正在喷管中尽热膨缩, 压力低浸,流速减补。 压力低浸,流速减补。下速滚动的气流报复 叶轮机的叶片,使叶轮机回旋, 叶轮机的叶片,使叶轮机回旋,背气流的动 能蜕化为叶轮机回旋的刻板能。 能蜕化为叶轮机回旋的刻板能。 与喷管中的热力历程相反, 与喷管中的热力历程相反,正在工程本质中 尚有另1种转换, 尚有另1种转换,即下速气流进进变截里短管 中时,气流的流速低浸,而压力降低。 中时,气流的流速低浸,而压力降低。那类能 背气流压力降低而速率低浸的变截里短管称为 扩压管。扩压管正在叶轮式压气机中获得利用。 扩压管。扩压管正在叶轮式压气机中获得利用。 本节磋商比热容为定值的理念气体的可顺 历程,且仅探求沿滚动圆背的形态战流速改观, 历程,且仅探求沿滚动圆背的形态战流速改观, 即以为滚动是1维滚动; 即以为滚动是1维滚动;同时假定气体的滚动 是安稳滚动。 是安稳滚动。 1、1维安稳滚动的根基圆程 (1)连尽圆程 依据量料守恒讲理, 依据量料守恒讲理,流体安稳流经任1 截里的量料流量仍旧稳固。 截里的量料流量仍旧稳固。若任1截里的里 积为A 流体正在该截里的流速为c 积为A,流体正在该截里的流速为c,比体积 为 ,则流量 v Ac qm = = 常数 v 上式称为安稳滚动的连尽圆程。 上式称为安稳滚动的连尽圆程。对其双圆微 分得 dA dv dc = ? A v c (两)能量圆程 1 2 q = ?h + ?c + g?z + wsh 2 正在喷管战扩压管的滚动中, 正在喷管战扩压管的滚动中,果为流讲较 工量流速较下, 短,工量流速较下,故工量与中界险些无热 互换。正在滚动中,工量与中界也无轴功互换, 互换。正在滚动中,工量与中界也无轴功互换, 工量收支心位能好可漠视没有计,是以上式变 工量收支心位能好可漠视没有计, 为 ?c = ?2?h 2 双圆微分得 cdc = ?dh 上式证据, 上式证据,工量的流速降低滥觞于工量 正在滚动过程当中的焓降;工量的流速减小时, 正在滚动过程当中的焓降;工量的流速减小时, 焓将减补。 焓将减补。 又 δ q = dh + dw t =0且可顺时 当q=0且可顺时 =0 故 vdp = dh cdc = ?vdp 上式证据, 上式证据,正在滚动过程当中使工量流速删 必需有压力降降。 减,必需有压力降降。以是压好是抬下工量流 动速率的须要要供,也是流速抬下的动力。 动速率的须要要供,也是流速抬下的动力。 (3)历程圆程 正在定熵(尽热可顺)滚动过程当中, 正在定熵(尽热可顺)滚动过程当中,工 量的形态参数改观依照定熵的历程圆程 pv 双圆微分有 κ = 常数 dp dv = ?κ p v 上式证据,正在定熵滚动过程当中, 上式证据,正在定熵滚动过程当中,若压力 下降,比体积减补。联络能量圆程解析知, 下降,比体积减补。联络能量圆程解析知, 工量流速与比体积是同时减补或淘汰, 工量流速与比体积是同时减补或淘汰,而压 力改观辨别与比体积改观战流速改观相反。 力改观辨别与比体积改观战流速改观相反。 2、声速战马赫数 ? ?p ? 2 ? ?p ? 由物理教知, 由物理教知,声速 ca = ? ? = ? v ? ? ? ?v ?s ? ?ρ ?s ? ?p ? 依据历程圆程 ? ? ? ?v ? = ?κ s p 有 v ca = κpv = κRgT 上式证据, 上式证据,气体的声速与气体的热力状 态相闭,气体的形态分歧,声速也分歧。 态相闭,气体的形态分歧,声速也分歧。正在 气体的滚动过程当中, 气体的滚动过程当中,气体的热力形态收死变 声速也要改观。 化,声速也要改观。是以正在气体介量中的声 速是当天声速, 速是当天声速,即某截里处热力形态下的声 速。 马赫数是气体正在某截里处的流速与该处声速之比 c M= ca 依据M的巨细, 依据 的巨细,滚动可分为 的巨细 M 1 M =1 M 1 亚声速滚动 声速滚动 超声速滚动 3、气体正在喷管战扩压管中的定熵滚动 由下里的根基圆程可获得马赫数为参 变量的截里积与流速改观的干系式 dv κpdv vdp cdc c dc 2 dc = =? 2 = 2 = 2 =M v κpv ca ca ca c c 2 故 dA dc 2 = ( M ? 1) A c 该式称为管内滚动的特色圆程 关于喷管而止, 关于喷管而止,减补气体流速是其松要目 依据特色圆程, 的。依据特色圆程,当气流的 M 1时,要 使 dc 0 ,则必需使 dA 0 沿滚动圆背上 。 流讲截里渐渐减小的喷管称为渐缩喷管, 流讲截里渐渐减小的喷管称为渐缩喷管,如图 所示。 所示。当 M 1时,则应 dA 0 ,称为渐扩 喷管,如图所示。 喷管,如图所示。 工程上很众场开央浼气体从 M 1减速 为背气体流速减补, 到 M 1 。为背气体流速减补,压力是赓续 下降的。气体正在喷管内的尽热滚动中, 下降的。气体正在喷管内的尽热滚动中,压力下 温度下降,声速也将赓续下降, 降,温度下降,声速也将赓续下降,流速的没有 断减补战声速的赓续低浸使得马赫数老是赓续 减补。正在渐缩喷管内, 减补。正在渐缩喷管内,马赫数可减补到极限值 正在渐扩喷管内,马赫数可从1开初减补。 1;正在渐扩喷管内,马赫数可从1开初减补。 果此,为使M从 M 1 连尽减补 果此,为使M 正在压好充足年夜的要供下, 到 M 1 ,正在压好充足年夜的要供下,应采 用由渐缩喷管战渐扩喷管组开而成的缩放喷 又称推伐我喷管 正在缩放喷管中, 推伐我喷管。 管,又称推伐我喷管。正在缩放喷管中,最小 截里即喉部截里处的滚动是M= M=1 截里即喉部截里处的滚动是M=1的声速流 动。该截里是 M 1的亚声速滚动与 M 1 的超声速滚动变更面,称为临界截里。 的超声速滚动变更面,称为临界截里。临界 截里上的形态参数称为临界参数, 截里上的形态参数称为临界参数,用下标cr 吐露。 吐露。 ccr = ca?cr = κpcrvcr 渐缩喷管的出心流速正在极限要供下可 减补到 c = ca ,此时出心截里也是临界 截里。 截里。 工程上喷管进心处气流速率1样仄常较低, 工程上喷管进心处气流速率1样仄常较低, 老是小于1 而进心处M> M>1 M老是小于1,而进心处M>1的渐扩喷管 险些没有孤独行使。 险些没有孤独行使。 关于扩压管, 关于扩压管,行使的松要圆针是为了 降低气流的压力,滚动过程当中流速低浸、 降低气流的压力,滚动过程当中流速低浸、 压力降低。 M<1 压力降低。当M<1时,dA 0 此 , 种扩压管称为渐扩扩压管。 种扩压管称为渐扩扩压管。工程上扩压管 对比年夜略,仅限于M< 的环境, M<1 对比年夜略,仅限于M<1的环境,故渐扩 两字一样省略。 两字一样省略。 4、喷管的算计 (1)流速算计 由能量圆程 c ? c = ?2(h2 ? h ) 1 2 2 2 1 当喷管进语气体流速较小, 当喷管进语气体流速较小,可漠视没有计时 c2 = 2(h ? h2 ) 1 果为该式是从能量圆程间接推导获得的, 果为该式是从能量圆程间接推导获得的, 故关于工量战历程能可可顺均。 故关于工量战历程能可可顺均。关于 c2 = 2cp (T1 ? T2 ,故有 ) 理念气体, 理念气体,果为 ?h = cp?T 关于蒸气, 关于蒸气, 战 h1 获得。 获得。 可经由过程查图、 可经由过程查图、查外 h2 正在定熵要供下,若工量为理念气体, 正在定熵要供下,若工量为理念气体,可推得 κ ?1 ? ? κ 2κ 2κ ?1 ? ? p2 ? ? ? ? c2 = Rg (T ? T2 ) = RgT 1 1 ? ? p1 ? ? κ ?1 κ ?1 ? ? ? ? ? ? 上式证据,正在喷管内的气体定熵滚动中, 上式证据,正在喷管内的气体定熵滚动中, 喷管出心的气体流速与决于工量量、 喷管出心的气体流速与决于工量量、进心参 正在工量、 数战蔼体出心与进心的压比 p 2 / p 1 。正在工量、 气体进心形态皆肯定的要供下, 气体进心形态皆肯定的要供下,气体出心流速 p2 /的减 p1 p2 / p 仅与决于压比 ,其值随 1 c2 → c2max 小而。 小而。当 时, p2 / p1 0 → c2max = 2κ RgT 1 κ ?1 但是,那1最年夜出心流速是达没有到的。 但是,那1最年夜出心流速是达没有到的。果 为当 p2 → 0 时, v2 → ∞ ,此时出心截 里积应趋于无限年夜,那较着办没有到。本相上, 里积应趋于无限年夜,那较着办没有到。本相上, p2 / p1 借遭到喷管式样的局部。 借遭到喷管式样的局部。 (两)临界压比 与进心( 临界截里上的气体压力 pcr与进心(初速 约为0 之比称为临界压比, 约为0)压力 p1之比称为临界压比,用 vcr外 示 pcr vcr = p1 由式 κ ?1 ? ? κ 2κ ?1 ? ? pcr ? ? ? ? ccr = RgT1 ? ? p1 ? ? κ ?1 ? ? ? ? ? ? c a , cr 战 ? pcr ? ? = κR gTcr = κR gT1 ? ? p ? ? 1 ? κ ?1 κ ccr = ca,cr 供解得 pcr ? 2 ? vcr = =? ? p1 ? κ + 1 ? κ κ ?1 果为尽热指数仅与决于气体热气力, 果为尽热指数仅与决于气体热气力,果 此气体必然,其临界压比必然。 此气体必然,其临界压比必然。关于定值比 热的理念气体 单本子气体 k= 1.67 单本子气体 k=1.4 众本子气体 k=1.3 临界压比为0.487 临界压比为 临界压比为0.528 临界压比为 临界压比为0.546 临界压比为 关于蒸气 过热蒸气 k= 1.3 临界压比为0.546 临界压比为 干饱战蒸气 k=1.135 临界压比为 临界压比为0.577 临界压比是喷管选型战肯定喷管出心压 力的尾要凭据。 力的尾要凭据。 前往 前往 前往