硅酸鹽工業(yè)熱工基礎(chǔ)第一章

1、 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 熟練熟練掌握掌握了解了解了解及了解及自學自學 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 一、不可壓縮氣體的流動一、不可壓縮氣體的流動（一）氣體從窯爐內(nèi)的（一）氣體從窯爐內(nèi)的流出和吸入流出和吸入1、氣體通過、氣體通過小孔小孔的流出和吸入的流出和吸入靜壓頭轉(zhuǎn)變?yōu)閯訅侯^，靜壓頭轉(zhuǎn)變?yōu)閯訅侯^，使壓強降低、速度增加使壓強降低、速度增加w11P1F1zFw2,2P2,F2 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 流出氣體在流出氣體在慣性慣性作用作用下，氣流會下，氣流會發(fā)生收縮，在發(fā)生收縮，在截面處形成最小截面處形成最小的截面的截面F2，這種，這種現(xiàn)象稱為

2、現(xiàn)象稱為縮流縮流。縮流系數(shù)縮流系數(shù)：FF2 （氣流氣流最小截面最小截面與與小孔截面小孔截面的比值）的比值）w11P1F1zFw2,2P2,F2小孔的位置小孔的位置 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 截面（窯內(nèi)）：截面（窯內(nèi)）：111 、Pw222 、Pw截面（氣流最小截面）：截面（氣流最小截面）：氣流通過小孔的氣流通過小孔的壓差極小壓差極?。?21Question：如何衡量流出氣體如何衡量流出氣體的的快慢、多少快慢、多少 ？ w11P1F1zFw2,2P2,F2 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 列列-間伯努利方程，計算：間伯努利方程，計算： )PP(wa2 1211，則，

3、則速度系數(shù)速度系數(shù)為為令：令： 11)(2w12aPP 則： 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 為為：量量截截面面流流出出的的氣氣體體體體積積流流通通過過小小孔孔VF )(21222aPPFwFV )(21aPPF 流流量量系系數(shù)數(shù)為為令令： )(21aPPFV 則：則： 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 變變化化，則則：忽忽略略沿沿窯窯高高度度動動壓壓頭頭的的若若窯窯底底表表壓壓強強為為零零，且且 )(2 agHFV則則：)(1 aagHPP小孔距離窯底的高度小孔距離窯底的高度 H 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 ed3.5 厚厚壁壁條條件件：*縮流系數(shù)縮流系

4、數(shù) 、速度系數(shù)、速度系數(shù) 、流量系數(shù)、流量系數(shù) 均應由實均應由實 驗確定。也可查表（驗確定。也可查表（P13）。）。 氣流最小截面在孔口外氣流最小截面在孔口外薄壁薄壁氣流最小截面在孔口內(nèi)氣流最小截面在孔口內(nèi)厚壁厚壁m壁厚，壁厚， mde孔口當量直徑，孔口當量直徑， 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 aPP PaP為為：的的氣氣體體體體積積流流量量吸吸入入截截面面通通過過小小孔孔VFaaPPFV )(21 3m/kga外界空氣密度，外界空氣密度， 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 Question：小孔為其它形狀：小孔為其它形狀 ？ 形狀形狀大小大小 熱工過程與設(shè)備熱工過程與

5、設(shè)備 第一章第一章 2、氣體通過、氣體通過爐門爐門的流出和吸入的流出和吸入*沿爐門高度上的靜壓頭的變化對氣體流出和吸入量沿爐門高度上的靜壓頭的變化對氣體流出和吸入量有影響。有影響。單位時間內(nèi)通過單位時間內(nèi)通過微元面積微元面積dF的流量，為：的流量，為： )(2)(2azzazzPPdzBPPdFdV H1z2z0zBdF爐門爐門 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 szgzhh 窯底與窯底與z間的伯努利方程為：間的伯努利方程為： )(zgBdzdVaz 2dzz)(gBaz212 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 dzz)(gBVazzz21221 把把 近似看作常數(shù)近似看作

6、常數(shù) ，作為，作為平均流量系數(shù)平均流量系數(shù)，則，則zdzz)(gBVzzaz 21212 )zz()(gBa231232232 爐門平均流量系數(shù)爐門平均流量系數(shù) mB爐門寬度，爐門寬度， mz ,z的的距距離離，爐爐門門上上下下緣緣距距離離零零壓壓面面 21 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 020023123223961123zH)zH(zHzz 023232zH)(gBVa )(gzFa 022mF爐爐門門面面積積， mz離離，爐爐門門中中心心線線至至零零壓壓面面距距 0 )(21aPPFV )(2w12aPP )()(232231232zzgBVa )(gzFa 02v其它形狀

7、其它形狀爐門情形如何計算爐門情形如何計算?根據(jù)根據(jù)P6，上部斷面的幾何壓頭小于下部斷面的上部斷面的幾何壓頭小于下部斷面的幾何壓頭，幾何壓頭，而靜壓頭則相反而靜壓頭則相反。即：上部斷面的靜壓頭即：上部斷面的靜壓頭 大于大于 下部斷面的靜壓頭。下部斷面的靜壓頭。？、浮力看成重力，浮力看成重力，重力作用明顯，浮力可忽略時，上部小、下部大。重力作用明顯，浮力可忽略時，上部小、下部大。浮力作用明顯，重力可忽略時，上部大、下部小。浮力作用明顯，重力可忽略時，上部大、下部小。例例 題題1 12 20 01m 0.5m 厚厚240mm200mm（1）解：）解：0PaP-P00a0 處為零壓面，處為零壓面，70

8、05 . 3,200,240 dmmdmm 又又0.62,5 . 3 為薄壁。查表：為薄壁。查表：d間間二二氣氣體體伯伯努努利利方方程程：位位基基準準面面，列列以以100-0 )(2)(202001211aagzwPgzwP ,5 . 0, 0, 0, 010001mzzPww 300/2831. 0100027327332. 1mkgTT 300/2047. 12027327329. 1mkgTTaa 上孔出氣上孔出氣 , 05124. 41PaPPagzPa5124. 4 )2047. 12831. 0(5 . 08 . 9)(11 hPPFa/396m/s1.109988m 2831.

9、05124. 422 . 040.62 )(2V3321 出出氣氣量量：間間二二氣氣體體伯伯努努利利方方程程：位位基基準準面面，列列再再以以200-0 )(2)(202002222 aagzwPgzwP,m5 . 0z ,0z ,0P,0ww20020 300/2831. 0100027327332. 1mkgTT 300/2047. 12027327329. 1mkgTTaa 下孔進氣 05124. 4 )2831. 02047. 1 (5 . 08 . 9)(22PagzPahPPFaa/m921/sm053318. 0 2047. 15124. 422 . 040.62 )(2V3322

10、 進氣量：進氣量： )(2 agHFV上上孔孔出出氣氣量量：根據(jù)根據(jù)P6，上部斷面的幾何壓頭小于下部斷面的上部斷面的幾何壓頭小于下部斷面的幾何壓頭，而靜壓頭則相反幾何壓頭，而靜壓頭則相反。即：上部斷面的靜壓頭即：上部斷面的靜壓頭 大于大于 下部斷面的靜壓頭。下部斷面的靜壓頭。本題：零壓頭在兩小孔中間，所以上孔肯定為正壓本題：零壓頭在兩小孔中間，所以上孔肯定為正壓（氣體溢出），下孔為負壓（吸入空氣）。所以有：（氣體溢出），下孔為負壓（吸入空氣）。所以有：aagHFV )(2 下孔進氣量：下孔進氣量：解法2h/396m /s1.109988m V33出氣：h/m921 /sm053318. 0V3

11、3進氣：解法3間間二二氣氣體體伯伯努努利利方方程程：位位基基準準面面，列列再再以以200-0 )(gz2wP)(gz2wPa0200a2222 ,m5 . 0z ,0z ,0P,0ww20020 300/2831. 0100027327332. 1mkgTT 300/2047. 12027327329. 1mkgTTaa 下孔進氣下孔進氣 0Pa5124. 4 )2047. 12831. 0()5 . 0(8 . 9)(gzPa22 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 （二）分散垂直氣流法則（二）分散垂直氣流法則垂直分散氣流垂直分散氣流 ： 一股氣流在垂直通道中被分一股氣流在垂直通道中

12、被分割成多股平行小氣流。割成多股平行小氣流。垂直分散氣流法則：垂直通道中，使垂直分散氣流法則：垂直通道中，使熱氣體自上而下熱氣體自上而下流動，冷氣體自下而上流動流動，冷氣體自下而上流動。設(shè)設(shè)a、b通道等截通道等截面，則面，則 為保證為保證 a、b通通道內(nèi)溫度均勻，應具道內(nèi)溫度均勻，應具備什么條件？備什么條件？ ab 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 aLakasagakasaghhhhhhh,2,2,2, 1, 1, 1a通道伯努利方程通道伯努利方程: 截面為基準面，則：截面為基準面，則：0, 1 agha通道等截面，則：通道等截面，則：akakhh,2, 1 aLagasashhh

13、h,2,2, 1 bLbgbsbshhhhb,2,2, 1通通道道：同同理理氣流氣流自上而下自上而下流動時，則：流動時，則： 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 氣流氣流自下而上自下而上流動時，則：流動時，則： aLagasashhhh,2,2, 1 bLbgbsbshhhh,2,2, 1欲使欲使a、b通道溫度均勻，需使通道溫度均勻，需使 a、b兩端靜壓差相等兩端靜壓差相等，即：即： bsbsasashhhh,2, 1,2, 1 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 a、b通道溫度分布均勻的條件是：通道溫度分布均勻的條件是： 氣體氣體自上而下自上而下流動時：流動時：bLbgaLa

14、ghhhh, 2, 2氣體氣體自下而上自下而上流動時：流動時： bLbgaLaghhhh,2,2所以所以 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 分析兩種情況：分析兩種情況： LghhLghhbLaLhh,？bgaghh, 2, 2？ba？ 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 自下而上自下而上流動時：流動時：具體分析熱氣體情形：具體分析熱氣體情形：batt 假若假若ba b ,ga ,ghh22 aV bV batt,則則使使：batt b ,ga ,ghh22)()(2,22,2bbgaaggzhgzh 空空氣氣空空氣氣幾何壓頭為推動力幾何壓頭為推動力原因：原因：P6 熱工過程與

15、設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 熱氣體熱氣體自上而下自上而下流動時：流動時：batt 假若ba bgaghh,2,2 aV bV batt,則則使使：batt bgaghh,2,2 1)()(2,22,2bbgaaggzhgzh 空空氣氣空空氣氣幾何壓頭為阻力幾何壓頭為阻力冷氣體冷氣體自下而上自下而上流動時：流動時：冷氣體冷氣體自上而下自上而下流動時：流動時：垂直分散氣流法則：垂直通道中，使垂直分散氣流法則：垂直通道中，使熱氣體自上而下流動熱氣體自上而下流動， 冷氣體自下而上流動冷氣體自下而上流動。課下自學課下自學內(nèi)容內(nèi)容 分散垂直氣流法則適用條件分散垂直氣流法則適用條件熱工過程與設(shè)備熱工過

16、程與設(shè)備 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 熟練熟練掌握掌握了解了解了解了解自學自學伯努利方程的適用氣體：伯努利方程的適用氣體：不可壓縮氣體不可壓縮氣體、穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)、等溫等溫（e=0）流動）流動二、可壓縮氣體的流動二、可壓縮氣體的流動可壓縮氣體可壓縮氣體能量方程能量方程：22222211whwhu可壓縮氣體怎樣做能量的換算？可壓縮氣體怎樣做能量的換算？可壓縮氣體可壓縮氣體是否有伯努利方程？是否有伯努利方程？ 熱工過程與設(shè)備 第一章 可壓縮氣體可壓縮氣體絕熱流動絕熱流動的伯努利方程：的伯努利方程：C2wP12 222212112wP12wP1 絕熱指數(shù)絕熱指數(shù)單原子氣體，單原子氣體，雙原

17、子氣體（包括空氣），雙原子氣體（包括空氣），多原子氣體（包括過熱蒸汽）多原子氣體（包括過熱蒸汽）66. 1 4 . 1 33. 1 熱工過程與設(shè)備 第一章 P11TCU V C2wPU 2 P1TCI P C2wI 2 例例 題題1122C2wP12 例例 題題 解解 熱工過程與設(shè)備 第一章 0wTI sss ，：靜止流體參數(shù)靜止流體參數(shù)設(shè)設(shè)CI s 則：則：sP2PTC2wTC s2I2wI 可壓縮氣體流動與不可可壓縮氣體流動與不可壓縮氣體區(qū)別顯著。不壓縮氣體區(qū)別顯著。不可壓縮流動時，只有熱可壓縮流動時，只有熱交換才能引起流體溫度交換才能引起流體溫度變化；但可壓縮流動時，變化；但可壓縮流動時

18、，溫度可隨流速而變溫度可隨流速而變。靜靜止溫度止溫度Ts下，流速增加，下，流速增加，溫度降低溫度降低可壓縮不可壓縮氣體的區(qū)別，可用于選擇或天空或判斷 熱工過程與設(shè)備 第一章 （一）音速和馬赫數(shù)（一）音速和馬赫數(shù)1、聲波在氣體中的傳播速度、聲波在氣體中的傳播速度-音速方程式音速方程式音速：音速： 聲波在聲波在彈性介質(zhì)彈性介質(zhì)中的傳播速度。（中的傳播速度。（a，m/S）音速音速 Ea RTnnPE nRTnPa 聲音來源于物體振動，聲音來源于物體振動，該振動會引起介質(zhì)該振動會引起介質(zhì)壓壓強和密度的微弱變化強和密度的微弱變化，這種微擾動在介質(zhì)中這種微擾動在介質(zhì)中依次傳播，就是聲音依次傳播，就是聲音的

19、傳播過程。的傳播過程。 熱工過程與設(shè)備 第一章 考察考察eqeqn /1/ 聲波在氣體聲波在氣體中傳播時中傳播時引起溫差變化很小引起溫差變化很小傳播速度很大傳播速度很大聲音在氣體中傳聲音在氣體中傳播屬于播屬于可逆絕熱可逆絕熱過程過程（等熵（等熵 ，q=0） n即等熵時：即等熵時：RTPa 熱工過程與設(shè)備 第一章 如如空氣空氣， ， ，則聲音在，則聲音在空氣中傳播速度為空氣中傳播速度為41. 11287 KkgJRTa04.20 音速與音速與溫度溫度有關(guān)，也為有關(guān)，也為； 與與地域地域、季節(jié)季節(jié)等有關(guān)等有關(guān)音速大小反映氣體音速大小反映氣體可壓縮程度可壓縮程度，音速越，音速越大則氣體的可壓縮程度越

20、小。大則氣體的可壓縮程度越小。 熱工過程與設(shè)備 第一章 2、馬赫數(shù)、馬赫數(shù)管流某界面管流某界面)1 ()1 (,Maaawawaa氣流速度氣流速度w, m/S當?shù)匾羲佼數(shù)匾羲賏則逆氣流方向，聲波傳播速度為：則逆氣流方向，聲波傳播速度為：其中：其中：稱為馬赫數(shù)稱為馬赫數(shù)awMa 熱工過程與設(shè)備 第一章 可根據(jù)可根據(jù)Ma大小來分類大小來分類Ma 1，不可壓縮流動不可壓縮流動aa, Ma 1，亞音速流動亞音速流動0 ,aMa1，跨音速流動跨音速流動0 ,aMa1，超音速流動超音速流動0,a 熱工過程與設(shè)備 第一章 滯止（滯留）參數(shù)滯止（滯留）參數(shù)：流體處于：流體處于的參數(shù)（以下表的參數(shù)（以下表s 表

21、示）表示）2wP1P12s s Pa 21-1- 222waas滯止參數(shù)一定時，滯止參數(shù)一定時，氣流中的音速大氣流中的音速大小取決于氣流速小取決于氣流速度。度。 熱工過程與設(shè)備 第一章 可壓縮流體可壓縮流體流速與斷面的關(guān)系流速與斷面的關(guān)系1221FFww 不可壓縮流體，流速與斷面反比。不可壓縮流體，流速與斷面反比。wdwMFdFa)1(2 可壓縮流體，可壓縮流體，可壓縮不可壓縮氣體的對比，可用于選擇或天空或判斷 熱工過程與設(shè)備 第一章 wdwMFdFa)1(2 可見：可見：Ma1（超音速流動）時，流速與斷面呈（超音速流動）時，流速與斷面呈正正比比。流速隨斷面增大而增大，隨斷面減小。流速隨斷面增

22、大而增大，隨斷面減小而減小。而減小。Ma1（亞音速流動）時，流速與斷面呈（亞音速流動）時，流速與斷面呈反反比比。流速隨斷面增大而減小，隨斷面減小。流速隨斷面增大而減小，隨斷面減小而增大。而增大。Ma1時，對應時，對應臨界斷面臨界斷面。 熱工過程與設(shè)備 第一章 （二）可壓縮氣體通過（二）可壓縮氣體通過漸縮噴嘴漸縮噴嘴流出流出1、流量和流速、流量和流速（高壓氣體）PasPsT0sws罐容量足夠大，氣體參數(shù)罐容量足夠大，氣體參數(shù)可視為常數(shù)可視為常數(shù)罐容量足夠大，氣體流速罐容量足夠大，氣體流速視為零，處于視為零，處于，（以下標，（以下標S標出）標出）氣體流出過程氣體流出過程001122流速流速增加、增

23、加、壓強壓強下降下降氣體在噴嘴中流速大，可視為氣體在噴嘴中流速大，可視為絕絕熱熱。 熱工過程與設(shè)備 第一章 理想、可壓縮氣體理想、可壓縮氣體）（02222 ssw whh)hh(ws222 熱工過程與設(shè)備 第一章 理想氣體焓：理想氣體焓：TRTChP1 )hh(ws222 )TT(Rs212 )1 (122ssTTTR)1 (122ssTTTR 熱工過程與設(shè)備 第一章 122)( ssPPTT絕熱過程：絕熱過程： eqeqn/1/由絕熱方程：由絕熱方程：CPTnn 1)(1 12122SsPPTRw由：RTPss sssPRT )(1 12122SssPPPw)(1 12122SsPPTRw)

24、(1 12122SssPPPw 熱工過程與設(shè)備 第一章 22222wFVm 由：CPn 122)(ssPP 2122222)(wPPFwFmss)()(1212222sSssPPPPPF2122222)(wPPFwFmss)()(1212222sSssPPPPPF*實際：) 1(2,2ww )1(,mm 熱工過程與設(shè)備 第一章 2、極限速度和臨界速度、極限速度和臨界速度（1）極限速度）極限速度時時sPP 202 w0 m時時02 PSssRTPww1212max2 0 m討論：討論：僅為理論參考值max*w 熱工過程與設(shè)備 第一章 ：若想若想維持氣體滯止參數(shù)和出口斷面維持氣體滯止參數(shù)和出口斷面

25、F2，采取，采取一定手段使噴嘴一定手段使噴嘴出口處壓強出口處壓強Pa可連續(xù)調(diào)節(jié)可連續(xù)調(diào)節(jié)。則：。則：sPsTs 2P氣源氣柜調(diào)節(jié)閥抽氣機噴嘴 熱工過程與設(shè)備 第一章 （2）臨界速度）臨界速度時時102sPPm 有最大值有最大值E點點定義：定義：E點對應的狀態(tài)為點對應的狀態(tài)為臨界狀態(tài)臨界狀態(tài)，相應參數(shù)為相應參數(shù)為臨界參數(shù)臨界參數(shù)（用下標（用下標cr表示）表示）sPP2 令令scrPP2cr 則：則：ABD (wmax)mwG21041431 sPP2cr)(22sPPfm )(212sPPfw mmax 熱工過程與設(shè)備 第一章 0ddm 求：求：12)12( scrcrPP由絕熱方程：由絕熱方程

26、：11)12( scr12 scrTT5 . 0)12( scraa問題：怎樣求問題：怎樣求 ？ cr臨界參數(shù)僅與臨界參數(shù)僅與滯止參數(shù)和氣滯止參數(shù)和氣體絕熱指數(shù)有體絕熱指數(shù)有關(guān)關(guān) 熱工過程與設(shè)備 第一章 表達式：表達式：及及代入代入把把mwPPscrcr212)12( crssscraRTPw 12臨臨界界速速度度：112max)12( ssPFm最最大大質(zhì)質(zhì)量量流流量量：11)12( sscrPF*臨界速度等于當?shù)匾羲倥R界速度等于當?shù)匾羲?熱工過程與設(shè)備 第一章 mwAB C(wcr)D (wmax)E F(mmax)G21041431 sPP2cr)(22sPPfm )(212sPPfw

27、擁塞效應擁塞效應 熱工過程與設(shè)備 第一章 可壓縮氣體由可壓縮氣體由漸縮噴嘴漸縮噴嘴外射流出的極限：外射流出的極限：壓強（背壓）壓強（背壓）：低至低至 臨界壓強臨界壓強溫度溫度：低至：低至 臨界溫度臨界溫度速度速度：高至：高至 臨界速度，當?shù)匾羲倥R界速度，當?shù)匾羲亳R赫數(shù)馬赫數(shù)：1 熱工過程與設(shè)備 第一章 （三）可壓縮氣體由（三）可壓縮氣體由漸縮至漸擴噴嘴漸縮至漸擴噴嘴外射流出外射流出漸縮漸擴管漸縮漸擴管拉伐爾噴嘴拉伐爾噴嘴： 利用利用氣體壓力能氣體壓力能獲得獲得超音速超音速出口氣流出口氣流喉部喉部：漸縮、漸擴的結(jié)合部。：漸縮、漸擴的結(jié)合部。收收縮縮段段1l擴張段擴張段2l1d2dcrdR3crd

28、 熱工過程與設(shè)備 第一章 )(1 12122 SssPPPw2122222)(wPPFwFmss )()(1212222 SsssPPPPPF11)12( sscrPFABD (wmax)EmwG21041431sPP2cr)(22sPPfm )(212sPPfw mmax 熱工過程與設(shè)備 第一章 1、氣體參數(shù)與噴嘴斷面積氣體參數(shù)與噴嘴斷面積與與速度變化速度變化的關(guān)系的關(guān)系等熵流動，等熵流動，熱力學參數(shù)變化熱力學參數(shù)變化速度變化速度變化 能量方程、能量方程、 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 能量方程能量方程： 0 wdwdhTdTaTdTRTdTRdTCdhP1112 而而wdwdh wdw

29、TdTa 12 wdwawTdT22)1( wdwMaTdT2) 1( wdwMaTdT2) 1( （1） 熱工過程與設(shè)備 第一章 狀態(tài)方程狀態(tài)方程： RTP TdTdPdP 絕熱方程絕熱方程： CP dPdP wdwMaTdTd211wdwMaTdTd211wdwMaPdP2wdwMaPdP2*dw0，則，則 dP、d、dT均均0（2） （3） 改書上錯 熱工過程與設(shè)備 第一章 狀態(tài)連續(xù)性方程連續(xù)性方程： CFwm0dwdwFdFwdwMawdwdwdwFdF2wdwMaFdF) 1(2dxdwwMadxdF1) 1(F12或：（4） （4，） 熱工過程與設(shè)備 第一章 可得：由dxdwwMa

30、dxdF1) 1(F12）亞音速時（1Ma0, 0dxdwxdF則若0, 0dxdwxdF則若）超音速時（1Ma0, 0dxdwxdF則若0, 0dxdwxdF則若*亞音速氣流在漸縮段加速、在漸擴管減速；亞音速氣流在漸縮段加速、在漸擴管減速； 超音速氣流在漸縮段減速、在漸擴管加速；超音速氣流在漸縮段減速、在漸擴管加速； 熱工過程與設(shè)備 第一章 漸縮噴嘴對應滯止壓強不需過高。漸縮噴嘴對應滯止壓強不需過高。P22拉伐爾噴嘴對應滯止壓強要高于臨界壓強。拉伐爾噴嘴對應滯止壓強要高于臨界壓強。實際操作時：實際操作時： 熱工過程與設(shè)備 第一章 2、氣體參數(shù)與噴嘴斷面積與馬赫數(shù)的關(guān)系已知：PRTa音速：)(

31、1 1212ssssPPw出口速度：PPPassss)(1 12M1則出口處：)(1 121sssPPPP 熱工過程與設(shè)備 第一章 帶入上式：把絕熱方程：1)(PPss 1)(121PPMas12)211 (MaPps 熱工過程與設(shè)備 第一章 再由絕熱方程：12)211 (MaTTs112)211 (Mas212)211 (Maaas 熱工過程與設(shè)備 第一章 得：再由連續(xù)性方程crcrcrwFFwmcrsscrcrcrMaaPwwFF12scrsMaaa12)1(212212111MaMaFFcr 熱工過程與設(shè)備 第一章 crFFMa一個面積比一個MaFcr兩個一個面積比F0Ma0Ma1Ma1

32、Ma 熱工過程與設(shè)備熱工過程與設(shè)備 第一章第一章 熟練熟練掌握掌握了解了解了解了解自學自學 熱工過程與設(shè)備 第一章 三、氣體射流三、氣體射流： 氣體脫離了原來限制它流動的管道，不再氣體脫離了原來限制它流動的管道，不再受固體壁面的限制，而在空間連續(xù)受固體壁面的限制，而在空間連續(xù)擴散流動擴散流動。(噴噴射到窯內(nèi)的可燃氣；煙囪冒出的煙氣等。射到窯內(nèi)的可燃氣；煙囪冒出的煙氣等。 )與管流有本質(zhì)區(qū)別。因不再受璧面的影響限制、與管流有本質(zhì)區(qū)別。因不再受璧面的影響限制、與與周圍氣體接觸混合周圍氣體接觸混合層流射流層流射流：管嘴直徑較小，噴出氣量小時，：管嘴直徑較小，噴出氣量小時， 在管嘴出口處形成在管嘴出口

33、處形成層流射流層流射流。湍流射流湍流射流：管嘴直徑較大，噴出氣體流速較大：管嘴直徑較大，噴出氣體流速較大 時，在管嘴出口處形成時，在管嘴出口處形成湍流射流湍流射流。 熱工過程與設(shè)備 第一章 自由射流自由射流：氣體噴射到充滿靜止介質(zhì)的：氣體噴射到充滿靜止介質(zhì)的無限空間無限空間中中 去，射流完全不受固體壁面的限制。去，射流完全不受固體壁面的限制。受限射流受限射流：氣體噴射到有限空間時，射流要：氣體噴射到有限空間時，射流要受到空受到空 間的部分限制間的部分限制。研究射流規(guī)律目的：研究射流規(guī)律目的：P27 熱工過程與設(shè)備 第一章 （一）自由射流（一）自由射流(湍流湍流)等溫自由射流等溫自由射流：噴出氣

34、流與周圍介質(zhì)：噴出氣流與周圍介質(zhì) 溫度、密度相等溫度、密度相等 非等溫自由射流非等溫自由射流：噴出氣流與周圍介質(zhì)：噴出氣流與周圍介質(zhì) 存在存在溫度差溫度差、密度差密度差 熱工過程與設(shè)備 第一章 1、自由射流的、自由射流的形成形成和和特點特點（1）自由射流的）自由射流的形成形成和和外形特點外形特點0w)2(00Rd 0w：氣體：氣體橫縱向橫縱向流動，噴出氣體則與周圍空氣流動，噴出氣體則與周圍空氣不斷摻和，交換能量、動量，一起向前流動。不斷摻和，交換能量、動量，一起向前流動。流量、橫斷面流量、橫斷面不斷增大，不斷增大，流速流速不斷降低，形成不斷降低，形成向周圍擴散的向周圍擴散的錐形體錐形體，最終消

35、失在空氣中。，最終消失在空氣中。轉(zhuǎn)折截面轉(zhuǎn)折截面外邊界外邊界內(nèi)邊界內(nèi)邊界M 2 2邊界層邊界層開始段開始段主段主段外邊界內(nèi)邊界極點M極角核心收縮角邊界層核心區(qū)轉(zhuǎn)折截面開始段主段 熱工過程與設(shè)備 第一章 外邊界外邊界：速度等于零的邊界：速度等于零的邊界內(nèi)邊界內(nèi)邊界：速度保持初速度的邊界：速度保持初速度的邊界極點極點：外邊界的交點：外邊界的交點 極角極角：外邊界與：外邊界與x軸的夾角軸的夾角 核心收縮角核心收縮角：內(nèi)邊界與：內(nèi)邊界與x軸的夾角軸的夾角 邊界層邊界層：內(nèi)、外邊界之間的區(qū)域：內(nèi)、外邊界之間的區(qū)域 核心區(qū)核心區(qū)：保持初速度的區(qū)域：保持初速度的區(qū)域 轉(zhuǎn)折截面轉(zhuǎn)折截面：只有：只有x軸上一點還

36、保持初速度的截面軸上一點還保持初速度的截面 開始段開始段：噴嘴出口至轉(zhuǎn)折面之間的射流區(qū)域：噴嘴出口至轉(zhuǎn)折面之間的射流區(qū)域 主段主段：轉(zhuǎn)折面以后至射流消失的射流區(qū)域：轉(zhuǎn)折面以后至射流消失的射流區(qū)域 熱工過程與設(shè)備 第一章 近似認為自由射流近似認為自由射流內(nèi)部壓強內(nèi)部壓強不變，等于周圍氣體不變，等于周圍氣體的壓強。沿的壓強。沿x軸軸動量動量不變、不變、動能動能減小。減小。 （2）自由射流的流動特點）自由射流的流動特點自由射流可近似認為是自由射流可近似認為是一維流動一維流動。 自由射流內(nèi)各截面上自由射流內(nèi)各截面上速度分布速度分布有相似性有相似性 2211xxRrRr 2211ccwwww 223)(

37、1 xcRrww M開始段開始段主段主段2211xxRrRr 2211ccwwww 223)(1 xcRrww rxR1r2rRx1Rx2轉(zhuǎn)折截面轉(zhuǎn)折截面外邊界外邊界內(nèi)邊界內(nèi)邊界M 2 2邊界層邊界層開始段開始段主段主段壓強壓強 P動量動量 mw流量流量 V動能動能中心速度中心速度 熱工過程與設(shè)備 第一章 2、自由射流中各運動參數(shù)的變化關(guān)系（、自由射流中各運動參數(shù)的變化關(guān)系（阿勃拉阿勃拉 莫維奇莫維奇）（1）主段）主段極角極角 xxRxRtgxo 00 )(4 . 30 xxaRx 由由經(jīng)經(jīng)驗驗式式：axxxxatg4 . 3)(4 . 300 0R 0 xLxxR 湍流湍流系數(shù)系數(shù)改錯 熱工

38、過程與設(shè)備 第一章 射流半徑射流半徑Rx 004 . 34 . 3)(4 . 3axaxxxaRx 經(jīng)經(jīng)驗驗式式：atg4 . 3 tgxaxRx 04 . 3 tgx 00R代入：代入：04 . 3RaxRx )294. 0(4 . 314 . 3000 RaxRaxRRx0R0 xLxxR 熱工過程與設(shè)備 第一章 軸心速度軸心速度wc 動量守恒動量守恒294. 0805. 0737. 2000 RaxRRwwxc294. 097. 0RR3.3000 Raxwwxc修修正正：0R0 xLxxR 熱工過程與設(shè)備 第一章 體積流量體積流量Vx )294. 0(88. 200RaxVVx)294. 0(20. 213. 2000RaxwwVVcx修正：平均流速平均流速 cxxxwRVw257. 02xw質(zhì)量平均流速質(zhì)量平均流速 cmww47. 0mw 熱工過程與設(shè)備 第一章 （2）開始段）開始段294. 097. 000R