工程热力学与传热学：2-5 稳定流动能量方程式的应用
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于工质焓的增加。
2-5-4 绝热节流
1
2
➢ 阀门，孔板流量计等。 h1
h2
➢ 主要表现：
（1）流动是绝热的；
（2）不对外作功；
1
2
（3）前后两个截面的动能，位能的变化较小，可忽
略cf2 =0, z =0。
➢ 能量方程式：
h2 h1
➢说明（1）节流前后焓值相等； （2）节流过程是典型的不可逆过程。
➢能量方程式：
q h2 h1
h1
气体或液体
h2
q
➢说明：q等于换热器进出口工质比焓的变化。
2-5-2 动力机械
➢ 各种热力发动机，如燃气轮机，蒸汽轮机；
➢ 主要表现
（1）略散热，近似绝热过程, q=0 ;
（2）动能，位能的变化较小，可忽略cf2 =0, z = 0
➢ 能量方程式：
ws h1 h2
2-5-5 喷管
➢ 收缩型喷管，缩放型喷管（拉瓦尔喷管）
➢ 主要表现： （1）流经喷管时，速度大，时间短，散热很小
流动近似是绝热的； （2）属于管内流动，无轴功输入或输出； （3）位能的变化较小，可忽略 z =0。
➢ 能量方程式：
1 2
(c
f
2 2
c
f
2 1
)
h1
h2
➢ 说明 ：工质流经喷管时，动能的增加等于 焓值的减少。
问充入容器的气体量为多少千克？p1=4MPa, （设气体满足状态方程pV=mRgT） t 1=30℃,
例4：某输气管内气体的参数为p1=4MPa, t1=30℃,h1=303kJ/kg。设该气体为理想气体， 它的热力学能与温度之间的关系为
u=0.72|T|kJ/kg，气体常数Rg=287J/(kg.K)。 现将1m3的真空容器与输气管连接，打开阀门对
容器充气，直至容器内压力达4MPa为止。
充气时输气管中气体参数保持不变。
2—5 稳定流动能量方程式的应用
q u w
q
h
1 2
c
f
2
gz
wS
h wt
2-5-1 热交换器 （heat exchange）
➢各种加热器，冷却器，散热器，蒸发器，冷凝器等。
➢主要表现 （1）与外界只有热量交换，无功量交换，ws=0; （2）动能，位能的变化较小，可忽略cf2 =0, z =0
h1
ws
➢说明（1）对外输出的轴功等于工质的焓降； h2 （2）此时轴功就是技术功。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2-5-3 压气机
➢ 水泵，风机等压缩机械。
➢主要表现：
（1）略散热，q为负，近似绝热过程;
（2）动能，位能的变化较小，可忽略cf2 =0, z =0
➢ 能量方程式：
h1
wc
wc ws h2 h1
h2
➢ 说明： 工质流经泵或风机时，消耗的轴功等
例题
例3：已知新蒸汽进入汽轮机时的焓h1=3232kJ/kg， 流速cf1=50m/s，离开汽轮机的排汽焓 h2=2302kJ/kg，流速cf 2=120m/s，散热损失和 进出口位置高度差可忽略不计。试求每千克蒸汽 流经汽轮机时对外界所作的功。若蒸汽流量为 10t/h，求该汽轮机发出的功率是多少？
2-5-4 绝热节流
1
2
➢ 阀门，孔板流量计等。 h1
h2
➢ 主要表现：
（1）流动是绝热的；
（2）不对外作功；
1
2
（3）前后两个截面的动能，位能的变化较小，可忽
略cf2 =0, z =0。
➢ 能量方程式：
h2 h1
➢说明（1）节流前后焓值相等； （2）节流过程是典型的不可逆过程。
➢能量方程式：
q h2 h1
h1
气体或液体
h2
q
➢说明：q等于换热器进出口工质比焓的变化。
2-5-2 动力机械
➢ 各种热力发动机，如燃气轮机，蒸汽轮机；
➢ 主要表现
（1）略散热，近似绝热过程, q=0 ;
（2）动能，位能的变化较小，可忽略cf2 =0, z = 0
➢ 能量方程式：
ws h1 h2
2-5-5 喷管
➢ 收缩型喷管，缩放型喷管（拉瓦尔喷管）
➢ 主要表现： （1）流经喷管时，速度大，时间短，散热很小
流动近似是绝热的； （2）属于管内流动，无轴功输入或输出； （3）位能的变化较小，可忽略 z =0。
➢ 能量方程式：
1 2
(c
f
2 2
c
f
2 1
)
h1
h2
➢ 说明 ：工质流经喷管时，动能的增加等于 焓值的减少。
问充入容器的气体量为多少千克？p1=4MPa, （设气体满足状态方程pV=mRgT） t 1=30℃,
例4：某输气管内气体的参数为p1=4MPa, t1=30℃,h1=303kJ/kg。设该气体为理想气体， 它的热力学能与温度之间的关系为
u=0.72|T|kJ/kg，气体常数Rg=287J/(kg.K)。 现将1m3的真空容器与输气管连接，打开阀门对
容器充气，直至容器内压力达4MPa为止。
充气时输气管中气体参数保持不变。
2—5 稳定流动能量方程式的应用
q u w
q
h
1 2
c
f
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gz
wS
h wt
2-5-1 热交换器 （heat exchange）
➢各种加热器，冷却器，散热器，蒸发器，冷凝器等。
➢主要表现 （1）与外界只有热量交换，无功量交换，ws=0; （2）动能，位能的变化较小，可忽略cf2 =0, z =0
h1
ws
➢说明（1）对外输出的轴功等于工质的焓降； h2 （2）此时轴功就是技术功。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2-5-3 压气机
➢ 水泵，风机等压缩机械。
➢主要表现：
（1）略散热，q为负，近似绝热过程;
（2）动能，位能的变化较小，可忽略cf2 =0, z =0
➢ 能量方程式：
h1
wc
wc ws h2 h1
h2
➢ 说明： 工质流经泵或风机时，消耗的轴功等
例题
例3：已知新蒸汽进入汽轮机时的焓h1=3232kJ/kg， 流速cf1=50m/s，离开汽轮机的排汽焓 h2=2302kJ/kg，流速cf 2=120m/s，散热损失和 进出口位置高度差可忽略不计。试求每千克蒸汽 流经汽轮机时对外界所作的功。若蒸汽流量为 10t/h，求该汽轮机发出的功率是多少？