气体和蒸汽的流动的特性及其应用
蒸汽喷射器的工作原理
蒸汽喷射器的工作原理蒸汽喷射器是一种常用的工业设备，它利用蒸汽的高速流动来产生负压，实现吸入、喷射和混合等功能。
本文将详细介绍蒸汽喷射器的工作原理及其应用。
一、蒸汽喷射器的结构蒸汽喷射器主要由喷嘴、混合室和扩散器组成。
1. 喷嘴：喷嘴是蒸汽喷射器的核心部件，它负责将高速蒸汽喷射出来。
喷嘴通常由一个中心喷嘴和多个环形喷嘴组成，它们的结构设计旨在产生高速蒸汽流。
2. 混合室：混合室是蒸汽喷射器中的一个腔体，用于将喷射出的蒸汽与被吸入的流体混合。
混合室通常具有一个进口和一个出口，蒸汽和流体在进口处相互混合，然后通过出口排出。
3. 扩散器：扩散器位于混合室的出口处，其作用是将混合后的流体蒸汽扩散，降低速度和增加压力。
二、蒸汽喷射器的工作原理基于贝努利定律和连续性方程。
当高速蒸汽从喷嘴中喷射出来时，它会在喷嘴周围形成一个低压区域。
根据贝努利定律，流体在速度增加的地方压力会降低，因此周围的流体会被吸入喷嘴。
被吸入的流体与喷射出的蒸汽在混合室中相互混合，形成一个混合流。
混合流在扩散器中扩散，速度减慢，压力增加。
最终，通过扩散器的出口，混合流以较高的压力排出。
三、蒸汽喷射器的应用1. 蒸汽喷射真空泵：蒸汽喷射器可以用作真空泵，利用蒸汽的吸引力将气体抽出。
它广泛应用于化工、制药、食品等行业的真空抽取过程中。
2. 蒸汽喷射加热器：蒸汽喷射器可以用于加热液体或气体。
通过将蒸汽喷射到流体中，蒸汽的热量可以传递给流体，使其升温。
这种加热方式被广泛应用于工业生产中的加热过程。
3. 蒸汽喷射冷却器：蒸汽喷射器也可以用于冷却流体或气体。
通过将蒸汽喷射到流体中，蒸汽的热量可以带走流体的热量，使其冷却。
这种冷却方式常用于工业生产中的冷却过程。
4. 蒸汽喷射除尘器：蒸汽喷射器可以用于除尘。
通过将蒸汽喷射到含有颗粒物的气体中，蒸汽的冲击力和吸引力可以将颗粒物吸附和排除。
总结：蒸汽喷射器利用蒸汽的高速流动来产生负压，实现吸入、喷射和混合等功能。
工程热力学-第七章 气体与蒸汽的流动
2
kp0v 0 k- 1
[1
-
(
p2
)
kk
1
]
p0
c f 2,cr =
2k
k
+
1
p0v 0
=
2
k
k
+
1
RgT0
1）当Pb>=Pcr, P2=Pb,若沿3－3截面截去一段，出口截面增加， 但是出口截面处的背压不变，仍然有P2=Pb,由此可得v2不变， Cf2也不变，流量则因为出口面积增加而变大。
2）当Pb<Pcr, P2=Pcr,若沿3－3截面截去一段，出口截面增加， 但是出口截面处的背压不变，仍然有P2=Pcr,由此可得v2不变， Cf2也不变，流量则因为出口面积增加而变大。
二、节流的温度效应
绝热节流后流体的温度变化称为节流的温度效应
T2 T1
节流冷效应
T2 T1
节流热效应
T2 T1
节流零效应
对于理想气体，只有节流零效应
h f (T ) h2 h1 T2 T1
焓的一般方程：dh
cpdT
T
v T
p
v
dp
令 dh 0
J
T p
h
T
v T
2
kp0v 0 k- 1
[1
-
(
p
2
)
kk
1
]
p0
= 328m/s
2）Pb=4MPa
pb < pcr p2 = pcr = 4.752MPa
Ma<1
Ma=1 背压pb
dA<0 渐缩
2
qm,max = A2
2k k+
8-气体蒸汽的流动和压缩
c ─称为当地声速。
, 表达式 Ma
流体的流动速度 当地声速
cf c
当 cf<c， Ma<1，是亚声速气流；当 cf>c，Ma>1，超声速气流；
当 cf=c，Ma=1，是声速气流。
第九章
第8章 气体、蒸汽的流动和压缩 气体与蒸汽的流动
8.1.2 气体在喷管与扩压管中的定熵流动
1)气体流速的变化与其状态参数之间的关系 (1)流速与压力之间的关系
1）临界压力比
临界压力比是指喷管内气体的临界压力pcr与滞止压力的比值。即
cr
pcr =定值 p0
pcr 2 1 vcr 0 ( ) p k 1
临界压力比vcr与气体的性质有关，是绝热指数的单值函数。针对不同 性质的气体,vcr是一个确定的常数。且 单原子气体: 1.67, cr 0.487 双原子气体: 1.4, cr 0.528 多原子气体: 1.3, cr 0.546
(1)
(2) 流速与比体积之间的关系 过程方程的微分形式可写成 将其代入（１)式,有
dc f cf
1 dv 1 dv 2 Ma v Ma 2 v
(2)
第8章
气体、蒸汽的流动和压缩
8.1.2 气体在喷管与扩压管中的定熵流动
dc f cf
dc f 1 dp dp 2 Ma 2 Ma p p cf
(1) (2)
dc f cf
dc f 1 dv dv 2 Ma 2 Ma v v cf
(3) 流速与声速之间的关系 适用于任何气体的声速方程为 c pv 也可写成 c2 pv 其微分为 2cdc pdv vdp 等式两边同时除以pv，整理得 dc 1 dv dp
工程热力学体系）气体及蒸汽的流动
第七章气体及蒸汽的流动思考、判断、证明、简答题(1) 流动过程中摩擦是不可避免的，研究定熵流动有何实际意义和理论价值。
解：实际流动过程都是不可逆的，势差、摩擦等不可逆因素都是不可避免的，而且不可逆因素的种类及程度是多种多样的。
因此，不可能直接从不可逆的实际流动过程的研究中，建立具有普遍意义的基本关系式。
流动问题的热力学分析方法，是暂且不考虑摩擦等不可逆因素，在完全可逆的理想条件下，建立具有普遍意义的基本关系式，然后，再根据实际工况加以修正。
“可逆”是纯理想化的假定条件。
采用可逆的假定，虽然是近似的，但也是合理的。
这不仅使应用数学工具来分析流动过程成为可能，而且，其分析结论为比较实际流动过程的完善程度，建立了客观的标准，具有重要的理论意义和实用价值。
(2) 喷管及扩压管的基本特征是什么？解：不能单从变截面管道的外形，即不能单从截面变化规律，来判断是喷管还是扩压管。
一个变截面管道，究竟是喷管还是扩压管，是根据气流在管道中的流速及状态参数的变化规律来定义的。
使流体压力下降、流速提高的管道称为喷管；反之，使流体压力升高、流速降低的管道称为扩压管。
对于喷管必定满足下列条件：d c＞0；d p＜0；d v＞0；d h＜0对于扩压管则必定满足：d c＜0；d p＞0；d v＜0；d h＞0(3) 在变截面管道中的定熵流动，判断d v/v与d c/c究竟是哪个大的决定因素是什么？解：连续方程的微分关系式为d A/A=d v/v -d c/c上式表明通道截面的相对变化率必须等于比容相对变化率与流速相对变化率之差值，否则就会破坏流动的连续性。
例如，当d v/v＞d c/c时，气体的膨胀速率大于气流速度的增长率，这时截面积必须增大，应当有d A/A＞0，否则就会发生气流堵塞的现象。
同理，当d v/v＜d c/c时，必须有d A/A＜0，否则就会出现断流的现象。
显然，如果破坏了流动的连续性，也就破坏了流动的稳定性。
所以，稳定流动必须满足连续方程。
工程热力学知识点
工程热力学复习知识点一、知识点基本概念的理解和应用（约占40%），基本原理的应用和热力学分析能力的考核（约占60%）。
1. 基本概念掌握和理解：热力学系统(包括热力系，边界，工质的概念。
热力系的分类：开口系，闭口系，孤立系统)。
掌握和理解：状态及平衡状态,实现平衡状态的充要条件。
状态参数及其特性。
制冷循环和热泵循环的概念区别。
理解并会简单计算：系统的能量，热量和功（与热力学两个定律结合）。
2. 热力学第一定律掌握和理解：热力学第一定律的实质。
理解并会应用基本公式计算：热力学第一定律的基本表达式。
闭口系能量方程。
热力学第一定律应用于开口热力系的一般表达式。
稳态稳流的能量方程。
理解并掌握：焓、技术功及几种功的关系（包括体积变化功、流动功、轴功、技术功）。
3. 热力学第二定律掌握和理解：可逆过程与不可逆过程(包括可逆过程的热量和功的计算)。
掌握和理解：热力学第二定律及其表述（克劳修斯表述，开尔文表述等）。
卡诺循环和卡诺定理。
掌握和理解：熵（熵参数的引入，克劳修斯不等式，熵的状态参数特性）。
理解并会分析：熵产原理与孤立系熵增原理，以及它们的数学表达式。
热力系的熵方程（闭口系熵方程，开口系熵方程）。
温-熵图的分析及应用。
理解并会计算：学会应用热力学第二定律各类数学表达式来判定热力过程的不可逆性。
4. 理想气体的热力性质熟悉和了解：理想气体模型。
理解并掌握：理想气体状态方程及通用气体常数。
理想气体的比热。
理解并会计算：理想气体的内能、焓、熵及其计算。
理想气体可逆过程中，定容过程，定压过程，定温过程和定熵过程的过程特点，过程功，技术功和热量计算。
5. 实际气体及蒸气的热力性质及流动问题理解并掌握：蒸汽的热力性质（包括有关蒸汽的各种术语及其意义。
例如：汽化、凝结、饱和状态、饱和蒸汽、饱和温度、饱和压力、三相点、临界点、汽化潜热等）。
蒸汽的定压发生过程（包括其在p-v和T-s图上的一点、二线、三区和五态）。
理解并掌握：绝热节流的现象及特点6. 蒸汽动力循环理解计算：蒸气动力装置流程、朗肯循环热力计算及其效率分析。
第一章 第二节 汽轮机级的工作原理
pcr 2k * * ccr p0 v0 [1 * p k 1 0
2 pcr p ( ) k 1
* 0 k k 1
k 1 k
喉部
]
Байду номын сангаас
p0 c0
p1 p1c c1c
ccr
2k * * p 0 v0 k＋1
ccr只与蒸汽滞止初 参数有关，而与流 动过程中有无损失 及损失的大小无关。 11
2
第二节 蒸汽在级内的流动过程
基本控制方程
1、连续方程 在稳定流动的情况下，每单位时间流过流管任 一截面的蒸汽流量不变，用公式表示为 G＝Ac 1 A1c1 2 A2c2 常数
G－单位时间的蒸汽质量流量，kg/s A－汽道内任一横截面面积，m2 c－垂直于截面A的蒸汽速度，m/s ρ－截面A上蒸汽的密度，kg/m3
Gcr 0.647An
cdc
5
第二节 蒸汽在级内的流动过程
能量方程
对于稳定绝热流动，汽流进入系统的能量必须等于离 开系统的能量。若在流动系统中忽略摩擦力做功和势能等 因素，则系统的能量方程式可以写为，
2 c0 c12 h0 q h1 W 2 2
c0 、 式中: h0 、h1－蒸汽进入和流出系统的焓值，J/kg； c1－蒸 汽进入和流出系统时的速度 ,m/s ； q－1kg 蒸汽通过系统时， 对外界所吸收的热量，J/kg；W－1kg蒸汽通过系统时对外界 所作的机械功 ，J/kg。
绝热q＝0
蒸汽在流经喷管时不做功w=0
1.喷管出口汽体的理想速度
2 c0 c12t h0 h1t 2 2
2 c0 c12 h0 h1 2 2
工程热力学第六版素材第09章 气体和蒸汽的流动
第九章气体和蒸汽的流动1．基本概念稳态稳流：稳态稳流是指开口系统内每一点的热力学和力学参数都不随时间而变化的流动，但在系统内不同点上，参数值可以不同。
为了简化起见，可认为管道内垂直于轴向的任一截面上的各种参数都均匀一致，流体参数只沿管道轴向或流动方向发生变化。
音速：音速是微小扰动在物体中的传播速度。
定熵滞止参数：将具有一定速度的流体在定熵条件下扩压，使其流速降低为零，这时气体的参数称为定熵滞止参数。
减缩喷管：当进入喷管的气体是M < 1的亚音速气流时，这种沿着气体流动方向喷管截面积逐渐缩小的喷管称为渐缩喷管。
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d f < 0逐渐转变为d f > 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。
临界参数：在渐缩渐扩喷管中，收缩部分为亚音速范围，而扩张部分为超音速范围。
收缩与扩张之间的最小截面处称为喉部，此处M＝1，d f = 0。
该截面称为临界截面，具有最小截面积f min，相应的各种参数都称为临界值，如临界压力p c、临界温度T c、临界比体积v c、临界流速c c等。
应予注意，临界流速c c为临界截面处的当地音速。
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μj > 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。
热力学系统的饱和蒸汽与湿空气
热力学系统的饱和蒸汽与湿空气热力学是研究能量转换和物质状态变化的学科，在工程领域扮演着重要的角色。
本文将重点讨论热力学系统中的饱和蒸汽与湿空气的特性以及其在实际应用中的表现。
一、饱和蒸汽的特性饱和蒸汽是指在一定温度下，液体和气体同时存在于平衡状态的状态。
饱和蒸汽包括饱和水蒸汽和饱和湿蒸汽两种情况。
1. 饱和水蒸汽饱和水蒸汽是指在一定温度下，液态水与其蒸汽在平衡时的状态。
在饱和状态下，水蒸汽的温度与压力之间存在一一对应的关系，称为饱和蒸汽表。
根据饱和蒸汽表可以得知，随着温度的升高，水蒸汽的压力也会增加。
2. 饱和湿蒸汽饱和湿蒸汽是指在一定温度下，同时存在水蒸汽和液态水的状态。
湿蒸汽的特性由两个主要参数决定，即湿度和相对湿度。
湿度是指单位体积空气中所含水汽的质量，相对湿度是指单位体积空气中所含水汽与该温度下所能容纳最大水汽量的比值。
二、湿空气的特性湿空气是指空气中含有一定水汽的气体。
湿空气的湿度和相对湿度是其重要特性。
1. 湿度湿度是衡量湿空气中水汽含量的指标，用水蒸汽在单位体积空气中的质量表示。
湿度的高低直接影响到湿空气的性质，对于许多工业和农业过程具有重要意义。
2. 相对湿度相对湿度是湿空气中所含水汽与该温度下饱和蒸汽所能容纳最大水汽量的比例。
它是湿空气中水汽饱和程度的度量。
三、饱和蒸汽与湿空气的应用饱和蒸汽和湿空气在许多工程和实际应用中都有重要的应用价值。
1. 热能工程中的应用在热能工程中，饱和蒸汽常被用作驱动汽轮机、发电机以及工业生产中的动力源。
饱和蒸汽的高温高压性质使其能够有效转换热能为机械能，实现能量的转换和利用。
2. 空调与湿度控制湿空气在空调系统中起到重要的作用。
通过调节湿度和相对湿度，可以控制室内空气的舒适度。
对于一些特定的场合，如实验室、制药厂等，湿度控制更是至关重要，以确保生产和实验的正常进行。
3. 温湿度测量饱和蒸汽和湿空气的温湿度参数也常被用于工业自动化控制与测量中。
通过测量和监控系统中的湿度和温度，可以实现自动控制和调节，提高生产效率和产品质量。
化学气体的性质与应用
化学气体的性质与应用化学气体是指在常温下以气态存在，并且具有化学特性的物质。
气体的性质和应用在化学领域具有广泛的研究和应用，本文将从气体的特性和相关实验方法、气体在日常生活中的应用以及气体在工业生产中的应用等方面进行介绍和探讨。
气体的特性和相关实验方法气体具有以下特性：1.具有扩散性和膨胀性；2.气体分子间间距较大，分子运动速度快；3.气体具有压力、温度和体积之间的关系，符合气体状态方程；4.气体具有可溶性；5.气体能够进行化学反应。
为了研究气体的性质，常用的实验方法包括：1.气体收集实验：常用的收集气体的方法有水封法、排空法和露点法等；2.气体的测量：包括气体的质量测量和体积测量；3.气体的溶解性实验：溶解度与气体的压力和温度有关，可以通过溶解度曲线进行研究；4.气体的扩散性实验：常用的方法是观察两种气体的相对扩散速度，或者使用扩散管进行实验。
气体在日常生活中的应用气体在日常生活中有着广泛的应用。
例如：1.空气中的氧气是人体进行呼吸和维持生命所必需的；2.可燃气体如天然气和液化石油气被广泛用于家庭燃气和工业能源；3.二氧化碳气体被广泛用于饮料制造过程中，起到给饮料增加气泡和保持新鲜口感的作用；4.氦气是用于充气气球和制冷设备中的重要气体。
气体在工业生产中的应用气体在工业生产中有着各种各样的应用。
例如：1.制氧工业：通过分离空气中的氧气和氮气，获得高纯度的氧气用于医疗和冶金等领域；2.气体分离与液化：通过低温分离和压缩，可将空气中的气体分离出来，取得高纯度的气体产品；3.气体燃烧：氧气和可燃气体的燃烧反应广泛应用于炼铁、炼钢和电焊等领域；4.气体在化学反应中的应用：例如，氧气在化学反应中作为氧化剂，氮气在惰性气体环境中起到保护作用。
总结化学气体的性质与应用在化学研究和实际应用中具有重要的地位。
通过实验方法的研究，我们可以更好地了解气体的特性和行为。
在日常生活中，气体被广泛应用于各个方面，如维持生命所需的氧气和家庭燃气等。
第六章 气体与蒸汽的流动(绝热节流过程)
p1h1c1 1
p2h2c2 2
绝热节流过程前后的焓相等， 但整个过程绝不是定焓过程。
h
在缩孔附近，流速 ，焓
c
绝热流动的能量方程式
q
h wt
h2
h1
1 2
(c22
c12 )
g(z2
z1) ws
h2
h1
1 2
(c22
c12 )
通常情况下,节流前后流速差别不大,即c2 = c1 h2 h1
M=1 dA=0 临界截面
M>1 dA>0 渐扩
M<1 M>1 dA<0 dA>0 渐缩渐扩
注:扩压管dc<0,故不同音速下的形状与喷管相反
喷管和扩压管流速变化与截面变化的关系
流动状态
M<1
管道种类
渐缩渐扩扩喷管 M<1转M>1
M>1 渐缩渐扩扩压管
M>1转M<1
喷管 dc>0 dp<0
1
2
dA 0 A
（1）绝热节流后蒸汽的温度； （2）节流过程的熵变； （3）节流的有效能损失，并将其表示在T-S图上； （4）由于节流使技术功减少了多少？
例题
4、理想气体从初态1(p1,t1)进行不同过程到相同终压p2，一过程为经过喷 管的不可逆绝热膨胀过程，另一过程为经过节流阀的绝热节流过程。若 p1>p2>p0，T1>T0（p0、T0为环境压力与温度），试在T-s图上表示此两 过程，并根据图比较两过程作功能力损失的大小。
证明:理想气体微分节流系数μJ =0.
pv RT
v RT p
( v T
)p
R p
武汉理工大学轮机工程工程热力学与传热学气体和蒸气的流动作业答案
qm
A2 wg2 v2
10 104 343.9 kg/m3 0.064
5.373kg/m3
综上，有出口流速为343.9m/s，出口流量5.373kg/m3，出口温度21.1℃ 出口比体积0.064m3 /kg 注：该题也可利用教材中公式8-10c来计算流速，式8-13计算流量，殊途同归。
7. 在燃气轮机装置中，燃烧室产生的燃气的压力为 0.8MPa，温度为 700℃。燃气通过 喷管获得高速气流，以带动燃气轮机对外做功。若已知喷管背压 pb=0.2MPa，燃气的气体常 数为 289.4J/(kg·K)，绝热指数 κ＝1.3，试分别求出采用渐缩喷管和缩放喷管时的出口流速。
解：先求出临界压力比c
(
2
) 1
1
(
2
1.3
)1.31
1.3 1
0.5457
当pb
0.2MPa时，pb p1
0.2 0.8
0.25
Pcr P1
c
0.5457
说明对于渐缩喷管，出口达到了临界状态，出口压力等于临界压力；
对于渐缩渐扩喷管，出口压力等于背压pb 0.2MPa。
对于渐缩喷管，
出口流速wg2 wg,cr
5、答： 当流道内的流速等于当地音速时，对应的截面为临界截面，该截面上的压力称为临界压
力 pcr，临界压力与滞止压力的比值称为临界压力比。当入口速度相对较小时，也可用进口 压力代替滞止压力，此时临界压力比即为临界压力与进口压力的比值。
临界压力比只与气体的物性有关，具体地，与绝热指数 κ 的大小有关。对于理想气体， κ 等于定压比热容与定容比热容的比值；而对于水蒸气，κ 只是一个经验数据，随水蒸气所 处的状态不同而变化，并不等于定压比热容与定容比热容之比。
蒸汽喷射器的工作原理
蒸汽喷射器的工作原理蒸汽喷射器是一种常用的工业设备，它利用蒸汽的高速流动来实现液体的喷射、混合和加热等工艺过程。
本文将详细介绍蒸汽喷射器的工作原理及其相关应用。
一、蒸汽喷射器的基本原理蒸汽喷射器由喷嘴、混合室和扩散器等组成。
其工作原理可分为两个基本过程：喷射和混合。
1. 喷射过程在蒸汽喷射器中，高速的蒸汽通过喷嘴的狭缝流出，形成一个高速的喷射流。
蒸汽的动能转化为喷射流的动能，使其具有较高的速度和压力。
2. 混合过程喷射流与待处理的液体或者气体进入混合室，在混合室中发生混合和扩散。
蒸汽的高速喷射使得液体或者气体被强烈搅拌，从而实现物质的混合和加热等过程。
二、蒸汽喷射器的应用领域蒸汽喷射器广泛应用于工业生产中的各个领域，下面列举几个常见的应用：1. 清洗和除尘蒸汽喷射器可用于清洗和除尘。
在清洗过程中，喷射流的高速和压力可以将污垢和杂质冲刷掉，从而实现物体的清洁。
在除尘过程中，蒸汽喷射器可以将空气中的灰尘和颗粒物吹散，并通过后续的处理设备进行过滤和采集。
2. 加热和蒸发蒸汽喷射器可以通过喷射流的高温和高速来实现液体的加热和蒸发。
在加热过程中，蒸汽喷射器将热能传递给待处理的液体，使其升温。
在蒸发过程中，蒸汽喷射器将液体喷射到高温的环境中，使其迅速蒸发。
3. 混合和反应蒸汽喷射器可用于液体温和体的混合和反应。
通过调节喷射流的速度和压力，可以实现不同物质的充分混合和反应，从而实现化学工艺和生产过程中的需求。
4. 污水处理蒸汽喷射器可以用于污水处理过程中的气体吸附温和液分离。
通过喷射流的高速和压力，可以将气体吹散到液体中，并实现气液的分离和处理。
三、蒸汽喷射器的优势和特点蒸汽喷射器具有以下优势和特点：1. 高效节能：蒸汽喷射器利用蒸汽的高速和压力来实现工艺过程，具有高效节能的特点。
相比传统的加热和混合设备，蒸汽喷射器能够更好地利用蒸汽的热能和动能，提高能源利用效率。
2. 操作简便：蒸汽喷射器结构简单，操作方便。
蒸汽发生器倒u型管内液体流动原理
蒸汽发生器倒u型管内液体流动原理蒸汽发生器倒U型管内液体流动原理解析1. 引言蒸汽发生器是一种常见的设备，用于将液体转变为汽体。
在蒸汽发生器中，液体在倒U型管内流动，而倒U型管的存在对流动起到了重要影响。
本文将从浅入深，逐步解释蒸汽发生器倒U型管内液体流动的相关原理。
2. 流体力学基础知识在深入理解蒸汽发生器倒U型管内液体流动之前，我们需要了解一些基本的流体力学知识。
•流体的特性：流体有流动性、没有固定形状和体积，分为液体和气体。
•流体的压力：流体的压力是由分子间相互碰撞产生的。
在重力作用下，流体的压力随着深度的增加而增加。
•流体的流动方式：流体可以通过管道内的流动方式分为层流和湍流。
层流是指流体在管道内呈现平行分层的流动状态，而湍流则是乱流的状态。
3. 蒸汽发生器倒U型管内液体流动原理倒U型管的作用倒U型管在蒸汽发生器中扮演了重要角色。
它的存在可以用来实现以下几个功能：•热交换：通过倒U型管，热量可以从高温蒸汽传递给冷却的液体，实现热量的交换。
•气液分离：倒U型管中的液体可以通过重力作用，使液滴凝结并沉积，从而实现气液分离。
液体在倒U型管内的流动形式在倒U型管内，液体的流动方式主要受到以下因素的影响：•重力：液体会受到重力的影响而产生流动。
•压力差：在倒U型管的两侧，液体由于压力差而产生流动。
压力差由液体的高度差以及液体表面的张力决定。
•液滴凝结：由于温度差异，液体中的水分子可能会凝结成液滴，液滴的沉积也会导致液体的流动。
4. 应用举例工业蒸汽发生器工业蒸汽发生器是一种常见的倒U型管应用。
它通过将液体加热蒸发，实现蒸汽的产生。
倒U型管在其中起到两个关键作用：一是将液体和蒸汽进行热交换，提高蒸汽发生的效率；二是实现液气分离，使蒸汽的纯度更高。
实验室装置倒U型管也常用于实验室装置中。
例如，在化学实验中，可以使用倒U型管来收集气体产物或实现液体的回流，以保证实验的安全和顺利进行。
5. 结论蒸汽发生器倒U型管内液体流动的原理涉及流体力学和热学的知识。
蒸汽的粘度
蒸汽的粘度介绍蒸汽是一种物态，是水在气体状态下的形态。
和其他气体一样，蒸汽也具有一定的物理性质，例如压力、密度和粘度。
本文将主要讨论蒸汽的粘度，包括定义、影响因素以及应用等方面的内容。
一、蒸汽粘度的定义蒸汽的粘度是指蒸汽流动时的内摩擦阻力，即蒸汽流体的黏滞性质。
通过衡量蒸汽在流动过程中的粘度，我们可以了解其黏稠程度，进而影响流体的运动特性。
二、蒸汽粘度的测定方法测定蒸汽粘度的方法主要有以下几种：1. 扩散法通过观察一定量的蒸汽在容器中扩散的速度，可以间接测定蒸汽的粘度。
扩散法需要一定的实验装置，具体原理和操作过程较为复杂。
2. 滴管法滴管法是常用的测定蒸汽粘度的方法之一，通常使用封闭的滴管装置，在恒定的压力下，测量蒸汽流经滴管的时间，从而计算出其粘度。
3. 旋转桨法旋转桨法利用旋转桨在蒸汽中转动的速度来测定蒸汽的粘度。
通过测量旋转桨的转速和所施加的扭矩，可以得到蒸汽的粘度。
壁面法是利用蒸汽与壁面之间的摩擦力来测定蒸汽的粘度。
其原理是通过测量蒸汽在壁面上流动的速度来计算出粘度值。
三、蒸汽粘度的影响因素蒸汽粘度受多种因素影响，主要包括温度、压力和组成等。
1. 温度温度对蒸汽粘度的影响非常显著。
一般情况下，蒸汽的粘度随着温度的升高而减小。
这是因为随着温度的升高，蒸汽中分子的热运动增加，分子之间的相互作用力减弱，从而使得蒸汽流动性增强。
2. 压力压力也会对蒸汽粘度产生一定的影响。
通常情况下，蒸汽的粘度随着压力的增加而增大。
这是因为高压下，分子之间的相互作用力增强，分子运动受到限制，从而使得蒸汽的流动性减弱。
3. 组成蒸汽的组成也会影响其粘度。
不同的物质在蒸汽中的含量和性质不同，会导致蒸汽的黏稠程度有所差异。
例如，含有较多的杂质和固体颗粒的蒸汽比纯净的蒸汽粘度要大。
四、蒸汽粘度的应用蒸汽的粘度在工业和科学研究中有着广泛的应用。
以下是一些主要的应用领域：1. 能源领域在能源领域中，蒸汽的粘度对于蒸汽发电和蒸汽汽轮机等设备的设计和运行具有重要意义。
蒸汽波的起源
蒸汽波的起源一、蒸汽波的定义与特点蒸汽波是一种由水的蒸汽形成的气体波动现象。
它是由水分子在气态状态下不断碰撞、扩散和聚集形成的。
蒸汽波具有以下特点：1.不稳定性：蒸汽波的形成与蒸汽分子之间的碰撞和运动有关，因此它具有不稳定性。
蒸汽波的行为受到温度、压力和湿度等因素的影响，往往在特定条件下形成并迅速消失。
2.可见性：与空气中的其他气体不同，蒸汽波在透明条件下可以被人眼观察到。
这是因为蒸汽波中的水分子密度较高，散射和反射了入射光线。
3.流动性：蒸汽波会随着气流的移动而扩散和传播。
当温度和湿度不均匀时，蒸汽波会呈现出流动的特征，形成可见的气体波动。
二、蒸汽波的形成机制蒸汽波的形成与水分子的状态变化有关。
当水分子受热并达到饱和蒸汽压时，它们从液态转变为气态，形成水蒸气。
水蒸气在空气中扩散并不断与周围的气体分子相互碰撞，形成了蒸汽波的起伏。
具体来说，蒸汽波的形成经历了以下过程：1.蒸发：当水分子受热达到一定温度时，它们从液态转变为气态，即蒸发。
这是蒸汽波形成的前提条件。
2.扩散：水蒸气向周围的空气中扩散。
由于水蒸气分子与空气中的其他气体分子相互碰撞和交换动量，空气中的水蒸气浓度逐渐增加。
3.聚集：由于扩散过程中水蒸气浓度的不均匀性，部分水蒸气分子会在一定区域内集聚。
当集聚的水蒸气分子达到一定密度时，就形成了可见的蒸汽波。
三、蒸汽波的观察与应用蒸汽波作为一种常见的气体现象，可以在日常生活中进行观察和应用。
1. 背景光的散射由于蒸汽波中的水分子密度较高，当光线通过蒸汽波时，会发生散射。
这就是我们在蒸汽波中看到的模糊的白色景象。
背景光的散射现象在大气中也有类似的表现，如雾、云等。
2. 热力发电蒸汽波的形成与热量的传递有密切关系。
在热力发电中，通过燃烧燃料产生热能，使水蒸气在高温高压下形成蒸汽，从而驱动涡轮发电机发电。
蒸汽波作为能量的传递媒介，起到重要的作用。
3. 汽车冷却系统汽车的冷却系统利用了蒸汽波的特性，以维持发动机的正常工作温度。
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v0 v ( )
1 k 1
c12 T0 T1 2c p
下角标为0的 是定熵滞止参数
下角标为1的 是进口参数
二、喷管的出口流速 由绝热稳定流动能量方程
c c (h1 h 2) 2
2 2 2 1
对理想气体
k 1 k p2 2k c2 RT0 1 p k 1 0
1 M=1 2
p1 p 2
M<1
p1 p 2
§ 9-3 喷管中流速及流量计算
一 定熵滞止参数
定义： 将具有一定速度的气流在定熵条件 下扩压，使其流速降低为零时的参数
p0 T0 p1 T 1
T1 1 T 0
k k 1
参数表达式
c h0 h1 2
2 1
M<1
管道种类
M>1
df 0 f
渐缩渐扩扩喷管 M<1转M>1 渐缩渐扩扩压管 M>1转M<1 M<1
喷管
dc>0 dp<0
1
2
1
2
df 0 f
1 M=1 2
p1 p 2
M>1
p1 p 2
2
df 0 f
p1 p 2
dp>0 1 扩压管 dc<0 p1 p 2
1
2
df 0 f
M>1
1 M>1 超音速 2 M=1 临界音速
3 M<1 亚音速
§ 9-2 定熵流动的基本特性
一、气体流速变化与状态参数间的关系 由定熵过程 dh=vdp
得
由此可见
cdc vdp
导致 导致 喷管中的 流动特性
dc>0
dp<0
dc < 0
dp > 0
扩压管中 的流动特性
二、管道截面变化的规律
cdc vdp
节流前后焓不变,温度不一定不变 绝热节流温度效应 热效应 零效应 冷效应
温度升高
温度不变
温度降低
温度效应只与气体的性质有关,与其状态无关
绝热节流系数（焦尔－汤姆逊系数）
定义式
T 物性参数 j ( )h p 反映与理想气体的偏差
v T( )p v T j ( ) h T p cp
k
mmax f 2
0
a
pc / p1
k 2 k 1 p1 2 ( ) (kg / s) k 1 k 1 v1
2
1.0 pb / p1
（2）渐缩渐扩喷管的流量计算 正常工作时 M= mmax f min
k 2 k 1 p1 2 ( ) (kg / s) k 1 k 1 v1
2
五、喷管的计算 1 喷管的设计计算 出发点：
即
pb pc
p2 pb
p2 pc
2）当
即 pb pc
喷管的最大流量
mmax
f c cc vc
kg/s
§ 9-4
扩压管
扩压管与喷管的区别与联系
扩压管是在已知进口参 数进口速度和出口速度 的情况下计算出口压力
定熵流动的基本关系式 和管道截面变化规律的 关系式相同
注:动能损失得越多压力增加得越多
p2 pb
已知
1) 当 2）当
p0、T0、k、pb、f
pb pc 即 p0 p0
pb pc p0 p0
pb pc 采用渐缩喷管。
即 pb pc 采用缩扩喷管。
（2）渐缩喷管的校和计算
已知
1) 当
p0、T0、k、pb、f
pb pc p0 p0
pb pc p0 p0
特别的对 双原子气体：
k k 1
pc vc pc ( ) p1v1 p1
k 1 k
0.528
四、流量与临界流量
由连续性方程知，各个截面的质量流量相等 一般通过计算最小截面的质量流量 1 2 （1）渐缩喷管的质量流量计算 出口截面 质量流量 理想气体 的定熵流动
f 2 c2 m v2
对实际气体
c2 44.72 c p (T0 T2 )
三、临界压力比及临界流速
(1)临界压力比
pc p1
临界压力
代入出口流速方程
进口压力
k 1 c k
p k cc 2 p1v1[1 ( ) k 1 p1
]
临界流速表达式
cc ac kpc vc
定熵过程 方程式：
pc 2 ( ) p0 k 1
焓的热力学 微分方程式 绝热节流过程 中焓变为零
v T( )p v T
<0 >0 =0
产生热效应 产生冷效应 产生零效应
气体和蒸汽的 流动的特性及 其应用
本章学习内容
1 研究气体流动过程中 状态参数变化 气流速度变化 能量转换 的规律
2 研究影响气体在管内流的
管道截面积的变化
系统的外部条件
§ 9-1 绝热流动的基本方程
一 概念
稳态稳流(稳定流动) 状态不随时间变化
二 几个基本方程 绝热稳定流动 能量方程 定熵过程 方程
微 分
dp dv k 0 p v
三 音速与马赫数
(1) 音速 微小扰动在流体中的传播速度
定义式: a
p ( ) s
dp dv 定熵过程 k 0 p v
压力波的传播过程 可作定熵过程处理
a kRT
理想气体 只随绝对温度而变
(2) 马赫数
定义式
c M a
流速
当地音速
三种音速
2 2 2 1
c c (h1 h 2) 2
2 2 2 1
注：增速以降低 本身储能为代价
适用于任何工质
c d dh 2
2
可逆和不可逆过程
(3) 定熵过程方程式
可逆绝热过程方程式
注意:
适用条件: (1)理想气体 (2)定比热 (3)可逆 变比热时 K取 过程范围内的平均值
pv
k
= const
§ 9-6
绝热节流
不可逆性： 流体在通过缩孔时动能增加，压力下降并 产生强烈扰动和摩擦。扰动和摩擦的不可逆 性，导致整个过程的不可逆性。
绝热节流前后参数的变化
(1) 对理想气体 1 p1h1c1
p2 h2c2
2
温度不变
焓不变
压力下降
p h c
比容增加
熵增加 注:理想气体的焓 是温度的单值函数
2) 对实际气体
扩压管的扩压比概 念
定义式
p2 p1
进口压力
出口压力
2 T2 c12 c2 1 T1 2c pT1
2 由能量 c12 c2 c pT1 c pT2 方程得 2 2
p2 T2 ( ) 则定熵过程 p1 T1
k k 1
c c (1 ) 2c pT1
2 1 2 2
k k 1
连续性方程
df dc 2 ( M 1) f c
气流速度变化
M>1 df>0 渐扩 M<1 M>1 df<0 df>0 渐缩渐扩
可逆绝热过程方程 管道截面变化 M<1 df<0 渐缩 M=1 df=0 临界截面
喷管 dc>0
注:扩压管dc<0,故不同音速下的形状与喷管相反
流动状态
喷管和扩压管流速变化与截面变化的关 系
恒定的流量
连续性方程
(1) 连续性方程
由稳态稳流特点
m1 m2 ....... m const
fc m v
截面面积 气流速度 气体比容
dc df dv 适用于任何工质 0 c f v 可逆和不可逆过程
(2) 绝热稳定流动能量方程
c c q (h2 h1) g ( z2 z1 ) ws 2
§ 9-5 具有摩擦的流动
速度系数 定义式 c2 ' c2 消耗一部分功
实际出口速度
定熵过程出口速度
大致在0.94至0.98之间
喷管效率
2 c2 ' h 1 h2 ' 2 2 2 c2 h 1 h2 2
一般在0.9至0.95之间
定义：气体在管道中流过突然缩小的截面， 而又未及与外界进行热量交换的过程 特点：绝热节流过程前后的焓相等，但整 个过程绝不是等焓过程。 在缩孔附近，流速 ，焓
注意
p2
的取值
pv p v
k 1 1
k 2 2
pb pc p 2 pb
pb pc p 2 pc
m f2
k p1 p p 2 [( ) ( ) k 1 v1 p1 p1
2 2 k
K 1 2 K
] (kg / s)ຫໍສະໝຸດ mmmaxc
b
pc 2 k 1 ( ) p1 k 1