渐扩喷管:当进入喷管的气体是M > 1的超音速气流时,这种沿气流方向喷管截面积逐渐扩大的喷管称为渐扩喷管。
缩放喷管:如需要将M < 1的亚音速气流增大到M > 1的超音速气流,则喷管截面积应由df < 0逐渐转变为df > 0,即喷管截面积应由逐渐缩小转变为逐渐扩大,这种喷管称为渐缩渐扩喷管,或简称缩放喷管,也称拉伐尔(Laval)喷管。
节流:节流过程是指流体(液体、气体)在管道中流经阀门、孔板或多孔堵塞物等设备时,由于局部阻力,使流体压力降低的一种特殊流动过程。这些阀门、孔板或多孔堵塞物称为节流元件。若节流过程中流体与外界没有热量交换,称为绝热节流,常常简称为节流。在热力设备中,压力调节、流量调节或测量流量以及获得低温流体等领域经常利用节流过程,而且由于流体与节流元件换热极少,可以认为是绝热节流。
冷效应区:在转回曲线与温度纵轴围成的区域内所有等焓线上的点恒有?j > 0,发生在这个区域内的绝热节流过程总是使流体温度降低,称为冷效应区。
热效应区:在转回曲线之外所有等焓线上的点,其?j < 0,发生在这个区域的微分绝热节流总是使流体温度升高,即压力降低dp,温度增高dT,称为热效应区。
喷管效率:是指实际过程气体出口动能与定熵过程气体出口动能的比值。
2.常用公式
连续性方程:
?1?m?2?......?m??常数mf1c1fcfc?22?......??常数v1v2v?1,m?2,m? ——各截面处的质量流量(kg/s)式中m;
??? ??f1,f2,f ——各截面处的截面积(m2); c1,c2,c ——各截面处的气流速度(m/s); v1,v2,v ——各截面处气体的比容的(m3/kg)。 对微元稳定流动过程,连续性方程可表示为
??d(dm??v??
dcdfdv???0??cfv?)?0fc绝热稳定流动能量方程式:
c2?c1222?h1?h2
对于微元绝热稳定流动过程,可写成
41
dc22??dh
定熵过程方程式:
pv??常数
对于微元定熵过程有
dpp??dvv?0
只适用于理想气体的比热容比κ为常数(定比热容)的可逆绝热过程。对于变比热容的定熵过程,κ应取过程范围内的平均值。
可压缩性流体音速的计算式:
a???p????????s2??p??v?? ??v?s理想气体的音速计算
a??pv??RT
马赫数
M?ca
c是给定状态的气体流速,a是该状态下的音速。根据马赫数的大小,可以把气流速度分为三档:当M<1,称为亚音速,当M=1,称为音速,当M>1,称为超音速。
气体流速变化与状态参数间的关系:
cdc??vdp
在管道内作定熵流动时,dc与dp的符号相反;即气流速度增加(dc?0),必导致气体的压力下降
(dp?0),这就是喷管中的气体流动特性;而气体速度下降(dc?0),将导致气体的压力升高(dp?0),
这是扩压管中的气体流动特性。
管道截面变化的规律:
dff?(M2?1)dcc
理想气体的当地音速:
ac??RTc 42
3.重要图表 图9-1 喷管中个参数沿轴向变化的示意图 图9-2 定熵滞止过程 图9-3 质量流量随压力比的变化 图9-4 水蒸气h-s图上的定熵过程 43
图9-6 渐缩喷管中的变工况流动 图9-7 渐缩渐扩喷管中的变工况流动 图9-9 蒸气引射器示意图 图9-8 定熵过程与实际的绝热过程 44
图9-10 绝热节流前后参数变化 图9-11 气体绝热节流过程 图9-13 焦耳-汤姆逊绝热节流试验装置 图9-12 水蒸气绝热节流过程 45