9 气体与蒸汽的流动 (1)

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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+

《工程热力学》总复习

名称含义说明体积功（或膨胀功）W 系统体积发生变化所完成的功。

2①当过程可逆时，W = ∫ pdV 。

1②膨胀功往往对应闭口系所求的功。

轴功W系统通过轴与外界交换的功。

①开口系，系统与外界交换的功为轴功Ws。

②当工质的进出口间的动位能差被忽略时，Wt=Ws，所以此时开口系所求的轴功也是技术功。

《工程热力学》期末总结一、闭口系能量方程的表达式有以下几种形式：1kg 工质经过有限过程：q = ∆u + w（2-1）1kg 工质经过微元过程：δq = du+δw（2-2）mkg 工质经过有限过程：Q = ∆U +W（2-3）mkg 工质经过微元过程：δQ = dU +δW（2-4）以上各式，对闭口系各种过程（可逆过程或不可逆过程）及各种工质都适用。

在应用以上各式时，如果是可逆过程的话，体积功可以表达为：2δw =pdv（2-5）w= ∫1 pdv2（2-6）δW = pdV（2-7）W = ∫1 pdV（2-8）闭口系经历一个循环时，由于U 是状态参数，∫dU = 0 ，所以∫δQ = ∫δW（2-9）式（2-9）是闭口系统经历循环时的能量方程，即任意一循环的净吸热量与净功量相等。

二、稳定流动能量方程q = ∆h + 1∆c 2 2= ∆h + wt + g∆z + ws（2-10）（适用于稳定流动系的任何工质、任何过程）2q = ∆h −∫vdp（2-11）1（适用于稳定流动系的任何工质、可逆过程）三、几种功及相互之间的关系（见表一）表一几种功及相互之间的关系s1名称质量比热容c体积比热容 c '摩尔比热容 M c 三者之间的关系单位 J/（k g ·K ）J/（m 3·K ）J/ （kmol ·K ）M cc ' = c ρ 0 =22.4ρ 0 − 气体在标准状况下的密度定压 c'c pM c p定容c V'c VM c V推动功W push开口系因工质流动而传递的功。

沈维道《工程热力学》(第4版)章节题库-气体与蒸汽的流动(圣才出品)

，质量流量
，若气体可作理想气体，比热容取定值，
。求：喷管出口截面积及气体出口流速。
解：滞止参数
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气体的临界压力比
临界压力因
，所以
3．某缩放喷管进口截面积为
。质量流量为
的空气等熵
流经喷管，进口截面上的压力和温度分别为
所以若可逆膨胀，则
由于过程不可逆，所以
据能量方程
，因此
由于流动过程不可逆绝热，所以过程的熵增即是熵产
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能指望一个形状良好的喷管在其两端没有压力差的情况下就能获得高速气流，这将违反自然
界的基本规律。同样形状的管子在不同的工作条件下可以用作喷管，也可用作扩压管。
2．为使入口为亚音速的蒸汽增速，应采用（）型喷管。
A．渐扩或缩放
B．渐扩或渐缩
C．渐缩或缩放
D．渐缩或直管
【答案】C
【解析】无论是理想气体还是水蒸气，为使气流可逆增速都应使流道截面满足几何条件
所以若蒸汽在喷管内可逆等熵膨胀，则 s2＝s1，查 h-s 图，得
因蒸汽在喷管内作不可逆流动，据速度系数概念
据 p3 和 h3，由 h-s 图，查得
，
所以
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1 kg 蒸汽动能损失因为全部过程都是稳流绝热过程，所以系统（蒸汽）进出口截面上熵变即为熵产，节流过程喷管内过程 1 kg 蒸汽作功能力损失
（1）蒸汽出口流速；
（2）每 kg 蒸汽动能损失；
（3）每 kg 蒸汽的作功能力损失。

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。

热工基础-课后题答案

二零一七年，秋第一章热力学第一定律1-1用水银压力计测量容器中的压力，在水银柱上加一段水，若水柱高1020mm ，水银柱高900mm ，当时大气压力计上的度数为b 755mmHg p =。

求容器中气体的压力。

解：查表可知：21mmH O=9.80665Pa 1mmHg=133.3224Pa 由题中条件可知2H O Hg b1020 mm 9.80665 Pa 900mm 133.3224Pa 755mm 133.3224Pa 230.651 KPa 0.231MPap p p p =++=⨯+⨯+⨯=≈容器即容器中气体的压力为0.231MPa 。

1-2容器中的真空度为600mmHg v p =，气压计上的高度是b 755mmHg p =，求容器中气体的绝对压力（用Pa 表示）。

如果容器中的绝对压力不变，而气压计上高度为b 770mmHg p =，求此时真空表的度数（以mmHg 表示）.解：因为600mmHg=600mm 133.3224Pa=79993.4Pa v p =⨯ b 755mmHg=755mm 133.3224Pa=100658.4Pa p =⨯容器中气体的绝对压力为b v 100658.479993.420665Pa p p p =-=-=若以mmHg 表示真空度，则2066520665Pa=mmHg 155mmHg 133.3224p ==则当气压计高度为b 770mmHg p =时，真空表的读数为770mmHg 155mmHg 615mmHg vb p p p '=-=-=1-3用斜管压力计测量锅炉烟道气的真空度，管子倾斜角30α=︒，压力计使用密度30.8g/cm ρ=的煤油，斜管中液柱长200mm l =，当地大气压力b 745mmHg p =。

求烟气的真空度（mmHg ）及绝对压力。

解：压力计斜管中煤油产生的压力为33sin 0.810kg /m 9.80.2m sin30=784Pa j p gl ρα==⨯⨯⨯⨯︒当地大气压为b 745mmHg=745mm 133.3224Pa/mm=99325.2Pa p =⨯则烟气的绝对压力为b j 99325.2Pa 784Pa 98541.2Pa p p p =-=-=若压力计斜管中煤油产生的压力用mmH 2O 表示，则烟气的真空度为22784=784Pa=mmH O=79.95mmH O 9.80665j p1-6气体初态为3110.3MPa, 0.2m p V ==，若在等压条件下缓慢可逆地膨胀到320.8m V =，求气体膨胀所做的功。

工程热力学蒸汽的流动

c2 ' c2
h2
h2
/
2
2'
x=1
0
s
21
6-4 绝热节流及其应用
一、绝热节流的概念
流体流经阀门、孔板等装置时，由于局部阻力较大，使流体压力明显下降，称为节流现象。如果节流过程是绝热的，则为绝热节流，简称节流。
二、节流过程的特点
1 3 2
1、过程的基本特性：（1）节流过程是典型的不可逆过程；（2）绝热节流前后焓值相等。
第一篇
工程热力学
第六章蒸汽的流动
新课引入
前面讨论的热力系中所实施的热力过程，一般都没有考虑工质流动状况(如流速)的改变。但在有些热力设备中，能量转换是在工质的流速和热力状态同时变化的热力过程中实现的。如蒸汽在汽轮机中喷管内的流动过程；气体在叶轮式压气机中扩压管内的流动过程等，其能量转换的规律需专门研究，为以后汽轮机专业课的学习奠定一定的理论基础知识。
h
节流前汽轮机按1-2进行：
p1
/
p1
t1
/
wt=h1-h2 wt′=h1′-h2′ 由于h1=h1′及h2′>h2，则有 wt′<wt
h1Hale Waihona Puke h11t1/
1'
节流后汽轮机按1′-2′进行：
p2
h2
/
h2
2' 2
x=1
0
s
虽然蒸汽绝热节流后，焓不变，1kg蒸汽的总能量的数量没变，但其作功能力降低了。
14
工程中常用的喷管型式为：渐缩喷管和缩放喷管
15
Ma<1
Ma<1
Ma>1
渐缩喷管

第六章气体与蒸汽的流动课后答案

ccr =c =k pcrvcr =1.3×1.09×106 Pa × 0.2845m3 /kg =634.9 m/ s
47 / 78
出口处压力
p=2 p=b 0.1MPa
出口处温度
κ −1
1.3−1
T2 = T * pp2* κ
= 773K ×
0.1MPa 2MPa
1.3
= 387.2K
1
p*v*k = pk crvcr ⇒ vc=r
p* pcr
k
v=*
ν
−1 k
v=*
−1
0.528 1.4
×
0.2843m3
/kg=
0.4486m3 /kg
喷管出口处的气流速度为
= cf2,max =
2
k k−
1
RgT
*
1
−
pcr p*
k −1
k
2× 1.4 × 1.4 −1
（3）蒸汽的质量流量为
= qm
A= 2cf2 v2
200
×10−6 m2 × 634.9 0.2845m3 /kg
= m/ s
0.446kg / s
6-4 压力 p1 = 2MPa ，温度=t1 500°C 的蒸汽，经缩放喷管射入压力为 pb = 0.1MPa 的大
空间中，若喷管出口截面积 A2 = 200mm2 ，试求：临界速度、出口速度、喷管质量流量及
0.1MPa 2MPa
4kg/s × 0.4486m3= /kg 315m/s
56.97 ×10−4 m2
6-3 压力 p1 = 2MPa ，温度=t1 500°C 的蒸汽，经收缩喷管射入压力为 pb = 0.1MPa 的空

工程热力学名词解释

工程热力学名词解释专题注：参考哈工大的工程热力学和西交大的工程热力学第一章——基本概念1、闭口系统：热力系与外界无物质交换的系统。

2、开口系统：热力系与外界有物质交换的系统。

3、绝热系统：热力系与外界无热量交换的系统。

4、孤立系统：热力系与外界有热量交换的系统。

5、热力平衡状态：热力系在没有外界作用的情况下其宏观性质不随时间变化的状态。

6、准静态过程：如果造成系统状态改变的不平衡势差无限小，以致该系统在任意时刻均无限接近于某个平衡态，这样的过程称为准静态过程7、热力循环：热力系从某一状态开始，经历一系列中间状态后，又回复到原来状态。

8、系统储存能：是指热力学能、宏观动能、和重力位能的总和。

9、热力系统：根据所研究问题的需要，把用某种表面包围的特定物质和空间作为具体指定的热力学的研究对象，称之为热力系统。

第二章——热力学第一定律1、热力学第一定律：当热能与其他形式的能量相互转换时，能的总量保持不变。

或者，第一类永动机是不可能制成的。

2、焓：可以理解为由于工质流动而携带的、并取决于热力状态参数的能量，即热力学能与推动功的总和。

3、技术功：技术上可资利用的功，是稳定流动系统中系统动能、位能的增量与轴功三项之和4、稳态稳流：稳定流动时指流道中任何位置上的流体的流速及其他状态参数都不随时间而变化流动。

第三章——热力学第二定律1、可逆过程：系统经过一个过程后，如果使热力系沿原过程的路线反向进行并恢复到原状态，将不会给外界留下任何影响。

2、热力学第二定律：克劳修斯表述：不可能把热从低温物体转移到高温物体而不引起其他变化。

开尔文普朗克表述：不可能从单一热源吸热而使之全部转变为功。

3、可用能与不可用能：可以转变为机械功的那部分热能称为可用能，不能转变为机械功的那部分热能称为不可用能。

4、熵流：热力系和外界交换热量而导致的熵的流动量5、熵产：由热力系内部的热产引起的熵的产生。

6、卡诺定理:工作再两个恒温热源（1T 和2T ）之间的循环，不管采用什么工质，如果是可逆的，其热效率均为121T T ，如果不是可逆的，其热效率恒小于121T T 。

工程热力学第八章(气体与蒸汽的流动)09(理工)(沈维道第四版)

扩压管（） ◆四、扩压管（2）
当M入>1，， M出<1时时
dA dc 2 = M −1 dp 与 dc 异号 A c
应先收缩应先收缩, 收缩
(
)
超音速流入亚音速流出流入，即超音速流入，亚音速流出显然，为使得dp>0 显然，为使得后再扩张当M =1后再扩张，从而使出口 <1，即采用后再扩张，从而使M ，缩放型扩压管缩放型扩压管
c 定义式: 定义式: M = a
◆3、气体流动速度分类气体流动速度速度分类
M <1时， c <a 时 M =1时， c =a 时 M >1时， c >a 时音速
8314.5 J/(kg.K) = 343m/s a = kRgT = M a = 1.4 × 287 × 293
只能在有介质亚音速流动声音只能在亚音速流动声音只能在有介质的场中传播传播，的场中传播，不能音速流动真空中传播在真空中传播超音速流动超音速流动如：在20℃的空气中 ℃
dA dc dv dA dc dρ + − =0 + + =0 或 A c v ρ A c
（7-2））
3、动量方程、由 δq = dh + δwt = dh − vdp 得 − dh = − vdp 由
2 c2 (c2 − c12 ) 得 − dh = d ( ) h1 − h2 = 2 2
a= ∂p ( ) ∂ρ s
过程式: 过程式: dp + k dv = 0 p v 定熵过程压力波的传播过程可作定熵过程定熵过程处理可作定熵过程处理
a = kpv
理想气体
a = kRgT

热力学考试题1判断题

基本概念热力学第一定律1.对于任何热力过程，热力学第一定律第二解析式的微分形式为δq=dh-vdp。

（）2.工质一边吸热，一边降温是可能的。

（√）3.热力系吸热后，温度一定升高。

（⨯）4.对工质加热，它的温度有可能降低。

( √ )5.工质吸热后必膨胀。

（⨯）6.热力系膨胀作功时必须吸热。

（⨯）7.稳定流动是指不随时间而变的流动。

（⨯）8.关系式Q =△H+W t适用于任何工质、任何过程。

（√）9.工质完成某一个过程，热力学能不变，则焓也不变。

（⨯）10.关系式Q =△U+W适用于任何工质、任何过程。

（）11.关系式Q = ΔU +∫PdV适用于任何工质、任何过程。

（⨯）12.关系式δq =c vΔT+δw适用于任何工质、任何过程。

（⨯）13.绝热节流过程的前后稳定截面上焓值相等。

14.简单可压缩系除与外界交换热量外只交换容积功。

15.简单可压缩系与外界交换的功只有容积功。

16.工质一旦膨胀必然对外作功。

17.节流过程为一定焓过程。

18.伴随工质的流入，开口系统由入口处获得4项能量。

（）19.系统吸热后内能必增加。

20.热力系与外界在没有能量交换和质量交换的情况下其状态不会发生变化。

理想气体的性质21.状态方程式PV=mR m T是针对mkg理想气体而言的。

（）22.公式du= c v dT不仅适用于理想气体，也适用于实际气体的定容过程。

（）23.理想气体的内能、焓和熵都只是温度的单值函数。

（）24.对于同一种理想气体，c p一定大于c v。

（）25.∆h=c p∆T适用于理想气体的任何过程；对于实际气体仅适用于定压过程。

（）26.在P-v图上，理想气体的定熵线与定温线均为双曲线，且定熵线较陡。

（）27.工质完成某一个过程，热力学能不变，则焓也不变。

（⨯）28.理想气体温度升高后热力学能、焓一定升高。

( )29.熵减小的过程，一定是放热过程。

（）30.理想气体的c p和c v都是温度的单值函数，所以两者之差也是温度的单值函数。

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。

汽轮机原理(热工机械)课后习题及答案

汽轮机原理(热工机械)课后习题及答案绪论1.汽轮机的工作单元由哪些部件组成？喷嘴，动叶。

2.何为纯冲动级？反动级？带反动度的冲动级？复速级？蒸汽在纯冲动级、反动级、复速级流通部分内压力和速度如何变化？纯冲动级：?m?0 p1?p2w1?w2?hb?0?hn??ht**反动级：蒸汽在级中的理想焓降平均分配到喷嘴和动叶中级。

p1?p2?h??hb?*n?ht2* ?m?0.5?hn??hb带反动度的冲动级：具有一定反动度的冲动级，简称冲动级 ?m?0.05~0.20 p1?p2复速级：只有一列喷嘴，后面有若干列动叶的级称为速度级，两列动叶的双列速度级纯冲动级反动级复速级动叶不变喷嘴动叶喷嘴动叶喷嘴压力减小不变减小减小减小速度增大减小增大减小增大减-不变-减 3.级的反动度如何定义？如何根据反动度进行级的划分？级的反动度表示蒸汽在动叶通道内膨胀程度大小的指标；蒸汽在动叶通道内的理想焓降与喷嘴滞止理想焓降和动叶通道内的理想焓降之和的比值。

根据蒸汽在汽轮机内能量转换的特点，可将汽轮机的级分为纯冲动级、反动级、带反动度的冲动级和复速级等几种。

4.在动叶上如果只存在反动作用力，冲动作用力不存在能实现吗？为什么？不能。

冲动-反冲第一章1.（1）当蒸汽在喷嘴中流动时，为了使喷嘴出口速度进一步提高直到获得超音速汽流，不能采用缩小流通孔道截面积的方法？dAA??dCC(1?M) M?2Ca（M>1时，A,C同方向增减）当地速度低于音速时，M <1，面积减小则速度增大，压强减小；面积增大则速度减小压强增大；当地速度高于音速时，M >1，面积减小则速度减小，压强增大；面积增大则速度增大压强减小；超音速条件下，密度下降比速度增大快（2）蒸汽在喷嘴中流动时，对于亚音速和超音速汽流，当速度降低时，压力都将升高？是。

伯努利方程，动量方程。

2.什么是喷嘴的速度系数？它与哪些因素有关？喷嘴的最小高度是多少？为什么？ ??C1C1t，喷嘴出口实际速度与理想速度比值。

沈维道《工程热力学》(第4版)名校考研真题-气体与蒸汽的流动(圣才出品)

由绝热方程
，可得初始状态的压强为：
所以，当（2）喷管的最大质量流量为：临界速度为：其中临界温度为：则可求得临界速度为：则此时的出口流速为：
质量流量为：
时喷管出口达最大流速。
2．如图 7-1 所示为某一燃气轮机装置，已知压气机进口处 1 空气的比焓
，
经绝热压缩后，空气温度升高，比焓增为
；在截面 2 处空气和燃料的混合物
的渐缩喷管。喷管
、
、初速
。[哈尔滨工业大学 2002 研]
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求：（1）当背压为多大时，喷管可达最大流量。（2）喷管的最大质量流量，以及此时的出口流速。已知：空气的比热 =1.004kJ/（kg·K），气体常数 R=0.287kJ/（kg·K）。解：（1）喷管的滞止参数为：
以
的速度进入燃烧室，在定压燃烧过程中，工质吸入热量
；燃烧
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后燃气进入喷管绝热膨胀到状态，
，流速增加到；此燃气进入燃气轮机
动叶片，推动转轮回转做功。若燃气在动叶片中热力状态不变，最后离开燃气轮机的速度
。[中科院—中科大 2007 研]
即：
，
由稳定能量方程式，可得：
或
。
可见，压气机中所消耗的轴功增加了气体的焓值。
压气机消耗的功率为：
（2）燃料的耗量为：
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可见，燃料量与空气量相比很小。（3）燃气在喷管出口处的流速，取截面 2 至截面的空间为热力系，工质作稳定流动，若忽略重力势能差，则能量方程为：

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。

工程热力学气体与蒸汽的流动

第八章气体与蒸汽的流动工程中，常要处理气体与蒸汽在管路设备，如喷管、扩压管、节流阀内的流动过程。

例如蒸汽轮机、燃气轮机等动力设备中，使高压的气体通过喷管，产生高述度流动，然后利用高述气流冲击叶轮旋转而输出机械功。

火箭尾喷管，喷射式抽气器及扩压管等是工程上常见的另一些实例。

此外，热力工程上还常遇到气体或蒸汽流经门、孔板等狭窄通道时产生的节流现象。

本章主要讨论气体在流经喷管等设备时气流参数变话与流道截面积的关系及流动过程中气体能量传递和转化等问题。

此外还将简要地讨论绝热节流过程。

流体在流经空间任何一点时，其全部参数都不随时间而变化的流动过程。

称为稳定流动。

工程中，最常见的工则的流动都是稳定的或接近稳定的流动。

严格地说。

运动流体在流道的同截面上的不同点，由于受摩插力及传热等影响，流述、压力、温度等参数也有所不同，但为研就问题简变起见，常取同一截面上某参数的平均植作为该面上各点该参数的植，这眼样问题就可简化为沿流动方向上的一维问题。

实际流动问题都是不可逆的，而且流动过程中工质可能与外界有热量交换。

但是。

一般热力管道外都包有隔热保温材料，而且流体流过如喷管这样的设备的时简很短，与外界的换热也很小，为简便起见，把问题看成可逆绝热过程，由此而造程，由此而造成的误差利用实验系数修正。

因此，本章主要讨论可逆绝热过程，由此而造成的误差利用实验系数修正。

因此，本章主要讨论可逆绝热的一维稳定流动。

第一节稳定流动的基本方程式一、连续性方程定流动中，任一截面的一切参数均不随时简而变，故流经一定截面的质量流量应为定植，不随时简而变。

设图8—1中流经截面1—1和2—2的质量分别为q m 1q m 2，流速为cfl 和cf2，比体积为v1和v2，流道截面面积为A1、A2。

若在此两截面间没有引进或排出流体，则据质量守恒原理有将上式微分，并整理得图8—1一维稳定流动常数=Α==Α=Α===vc v c v c q q q f 22f 211f 1m 2m 1m L （8—1） 0=−+Αvdv c dc A d f f （8—la ）式（8—1）称做稳定流动的连续性方程式。

工程热力学第四版课后思考题答案

第一章基本概念与定义1．答：不一定。

稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定2．答：这种说法是不对的。

工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。

但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。

3．答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。

稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。

平衡状态并非稳定状态之必要条件。

物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。

平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。

4．答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。

当地大气压不一定是环境大气压。

环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。

5．答：温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。

6．答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。

由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。

7．答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化的原因。

8．答：（1）第一种情况如图1-1（a）,不作功（2）第二种情况如图1-1（b）,作功（3）第一种情况为不可逆过程不可以在p-v图上表示出来，第二种情况为可逆过程可以在p-v图上表示出来。

9．答：经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。

系统和外界整个系统不能恢复原来状态。

10．答：系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统恢复到原来状态，外界没有变化；若存在不可逆因素，系统恢复到原状态，外界产生变化。

11．答：不一定。

主要看输出功的主要作用是什么，排斥大气功是否有用。

第二章热力学第一定理1．答：将隔板抽去，根据热力学第一定律w u q +∆=其中0,0==w q 所以容器中空气的热力学能不变。