热工基础-理想气体的喷管的计算.pptx

热工基础

理想气体的喷管的计算

幽郑州电力高等专科学校Q杜雅琴

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喷管的计算主要是喷管的设计计算和喷管的校核

计算。不论是喷管的设计计算还是校核计算，喷

管中流体的流速计算和流量计算都是非常重要的。

由于理想气体和水蒸气性质不同，喷管的流速

计算和流量计算也是不同的。

理想气体的喷管的计算

O1理想气体的喷管流速

02流量的计算

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流速的计算

背压也是喷管计算分析中的一个重要参数，背压是指

喷管出口后部空间的压力，通常用p。表示。背压在渐缩喷管计算中我们要用背压来确定喷管出口截面上的压力。

(h₁、h₂为喷管进、出口处对应的工质焓，h⁰为喷管进口对应的滞止状态的焓，

为喷管进、出口处工质所具有的动能),可求得出口流速

为c₂=√2(z-h₂)+c²,或者c₂=1.414√h°-h₂m/s上式是直接根据稳定流动能量方程导出的，适用于可逆和不可逆的绝热过程。

理想气体的喷管的计算

工质在喷管中进行绝热流动时，根据稳定流动能量方程

理想气体的喷管的计算

对于理想气体的可逆流动，流速也可按下式计算(比热容为定值)

将焓和温度的关系式带入

C₂=√2c,(T⁰-T₂)

再把定压比热的计算式带入

a=√2(σ-x)

根据

C₂=2(h⁰-h₂)

再根据绝热过程参数间的关系带入

再提取出T

理想气体的喷管的计算

再根据滞止状态的理想气体状态方程式pV=

=丹→压力比β

一-------------

由上式可看出，在滞止参数(忽略初速时即

初始状态参数P₁、V₁、C₁)一定时，出口流速c₂取决于p₂/p⁰,我们把喷管出口压力与滞止压力之比p₂/p称为压力比β。

压力比β越小，C₂越大，如图所示为出口流速随压力比的变化关系曲线。当β为1时，流速为零，气流不流动。当β逐渐减小时，C₂逐渐增大，初期增加较快，以后逐渐减慢。当β趋于零，即出口截面流速趋于某一最大值，其值为：

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流量的计算

理想气体的喷管的计算

绝热流动的参数间的关系式

代入流量计算

流速计算式

对于渐缩喷管，当喷管出口外压力(即

背压)p,等于滞止压力，喷管出口压力

P₂=Po=p⁰,即p₂/p⁰=1,9m=0,此

时无工质流过喷管。

背压p,逐渐降低时，p₂随着降低，喷管流量逐渐增大。当背压降至临界压力时，P₂=Po=P,此时出口流速为声速，流量也达到最大值。

理想气体的喷管的计算

⁰p

如果背压继续降低，流量似乎将减小，如图中虚线所示。但实际上，此虚线段是不存在的，渐缩喷管中出口截面上的压力不可能降低到小于临界压力。当背压p,降至临界压力pcr以下时，出口截面压力p₂保持临界压力pe不再变化。这时如果工质要继续膨胀，流速将继续增加至超声速，此时气流截面要求渐扩，这在渐缩喷管中是无法满足的。

理想气体的喷管的计算

P₂p°

最大流量计算式为：

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