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速,应采用渐扩喷管。

缩放喷管——由渐缩形过渡到渐放形的喷管,又称拉伐尔喷管。气体在喷管中,由低于当地声速增加到超过当地的声速时,应该采用缩放喷管。 拉伐尔喷管——即缩放喷管。

喷管的喉部截面——缩放喷管的最小截面。因此处气流速度等于当地声速,故亦称临界截面。 临界截面——气流速度等于当地声速的截面,临界截面上马赫数等于1。临界截面仅可能发生在收缩喷管的出口截面和缩放喷管的喉部截面,该截面上的参数称为临界参数,如临界温度等。

临界速度——cf,cr喷管临界截面(气流速度为当地声速的截面)的气流速度,因Ma=1所以即为当地声速。

临界压力——pcr=喷管临界截面(气流速度为当地声速的截面)上气体的压力;临界压力也指工质临界状态的压力。

临界温度——Tcr喷管临界截面(气流速度为当地声速的截面)上气体的温度;临界温度也指工质临界状态的温度。

扩压管——工质流过后,速度降低而压力升高的一种简便的升压设备。喷气发动机、引射器和蒸汽喷射制冷中的喷射器中,气体的增压都用到扩压管。气体在扩压管中的能量转换过程,正好和喷管中的过程相反。

临界压力比——临界压力与滞止压力之比,即ν=pcrp0是气体性质的函数,可表示为ν=(2κ+1)κκ?1

背压——喷管出口截面外的压力。

膨胀不足——这是喷管在非设计工况下工作中的一种现象:收缩喷管工作背压低于临界压力,即pb< pcr时,因收缩喷管出口截面上气体压力p2不能降低到pcr以下,故喷管内气体不能膨胀到背压pb出口截面压力p2等于pcr气流在喷管外发生自由膨胀,压力由pcr降低到pb;缩放喷管工作背压pb低于原出口截面设计压力p2由于喉部截面处气流仍为临界状态,故喷管流量不变。若喷管内气体实现完全膨胀,通过相同的流量要求更大的出口截面积,故喷管内气体只能膨胀到原设计出口截面压力p2而不能继续膨胀到pb气体流出喷管后,在管外自由膨胀,降压至pb

过度膨胀——这是缩放喷管在非设计工况下工作中的一种现象:缩放喷管工作背压pb高于原设计压力p2时,喷管内气体可膨胀到比pb低的压力,在扩张段,气流速度增至超声速,然后在某一截面处产生冲击波,使压力跃升,气流速度急剧降至亚声速,再按扩压管方式升

压至背压流出喷管。冲击波产生截面的位置随背压pb的升高而逐渐向内迁移,直至喉部截面。

速度系数——速度系数?的定义是?=cf2'cf2式中cf2'为气流在喷管出口截面上实际流速,速度系数依喷管的型式、材料及加工精度等而定,一般在0.92~cf2为理想可逆流动时的流速。

0.98之间。渐缩喷管的速度系数较大,缩放喷管则较小。 能量损失系数——δ=损失的动能理想动能=cf22?cf2'2cf22=1??2

节流——流体管道中流动时遇到突然缩小的狭窄通道,如阀门、孔板等,压力显著下降的现象。如果流体在节流时,与外界没有热量交换,则称为绝热节流。

绝热节流——与外界没有热量交换的节流现象。绝热节流的特征是p2s1h1=h2温度变化则取决于焦尔—汤姆逊系数和节流压降等因素。由于绝热节流熵增大,所以虽然焓不变,但工质作工能力下降。

焦尔—汤姆逊系数——μJ也称为节流的微分效应,μJ=(?T?p)h=T(?v?T)p?vcp即气流在节流过程中压力变化为dp时的温度变化,由于节流过程压力下降,故若μJ>0,节流后温度下降;若μJ<0,节流后温度上升;μJ=0,节流后温度不变。

节流的积分效应——节流过程中压力变化为一定数值时,节流所产生的温度差,T2?T1=∫12μJdp

转回温度——节流后 温度不变的气流温度,用Ti表示。转回温度可由状态方程代入焦尔—汤姆逊系数后令之为零求得,也可由实验测定。

转回曲线——在T?p图上不同压力的转回温度的连线,转回曲线把T?p图分划成两个区域:

在曲线与温度轴所包围的区域内部,节流的微分效应μJ>0,此区域称为冷效应区;在曲线与温度轴所包围的区域之外,节流的微分效应μJ< 0,此区域称为热效应区。

最大转回温度——Ti,max?转回曲线与温度轴上方交点的温度。流体温度高于最大转回温度时不可能发生节流冷效应。

最小转回温度——Ti,min?转回曲线与温度轴下方交点的温度。流体温度低于最小转回温度时不可能发生节流冷效应。

压缩因子——也称压缩系数,用Z表示。Z=pvRgT其物理意义为实际气体比体积与温度、压力相同时将之作为理想气体时的比体积之比。理想气体的Z恒等于1。实际气体的Z可大于1,也可小于1。Z值偏离1的大小,反映了实际气体对理想气体性质偏离的程度。Z值的大小不仅与气体的种类有关,而且同种气体的Z值还随压力和温度而变化。因而,Z是状态的函数。

临界压缩因子——临界点的压缩因子,Zcr=pcrvcrRgTcr

范德瓦尔方程——范德瓦尔针对理想气体的两个假定,对理想气体的状态方程进行修正,提出的半经验实际气体状态方程:(p+aVm2)(Vm?b)=RT

式中,a与b是与气体种类有关的正常数,称作范德瓦尔常数,据实验数据予以确定。

范德瓦尔方程可以较好地定性描述实际气体的基本特性,但是在定量上不够准确,不宜作为定量计算的基础。后人在此基础上提出了许多种派生的状态方程,有些有很大的实用价值。 范德瓦尔常数——范德瓦尔气体状态方程中包含的两个物性常数,气体的范德瓦尔常数a和b除了可以根据气体pVmT的实验数据,用曲线拟合法确定外,在缺乏实验数据时可由临界对比压力pcr和临界对比温度Tcr值计算:a=2764(RTcr)2pcr b=RTcr8pcr

范德瓦尔对比态方程——据范德瓦尔方程导出的用对比参数表示的状态方程(pr+3vr2)(3vr?1)=8Tr方程中没有任何与物质固有特性有关的常数,所以是通用的状态方程式,适用于任一符合范德瓦尔方程式的物质。

R-K方程——在范德瓦尔方程基础上提出的含两个常数的方程,保留了体积的三次方程的简单形式:p=RTVm?b?aT0.5Vm(Vm+b)

式中,a和b是各种物质的固有的常数,可从pvT实验数据拟合求得,但缺乏这些数据时,也可由下式用临界参数求取其近似值:a=0.427480R2Tcr2.5pcr b=0.08664RTcrpcr方程通过对内压力项aVm2的修正,使精度有较大提高,由于应用简便,对于气液相平衡和混合物的计算较成功,在化学工程中曾得到较为广泛的应用。

维里方程——20世纪初提出的以幂级数形式表达的状态方程Z=pvRgT=1+Bv+Cv2+Dv3+???

式中B、C、D等都是温度的函数,分别称为第二、第三、第四维里系数等。维里方程也可以用压力的幂级数来表示Z=pvRgT=1+B'p+C'p2+D'p3+???

原则上可以用统计力学方法导出各个维里系数的计算式,并赋予维里系数明确的物理意义,但实际上高级维里系数的运算是十分困难,通常维里系数由实验测定。维里方程的函数形式有很大的适应性,便于实验数据整理,截取不同项数可满足不同精度要求。

维里方程具有理论基础,适应性广,虽然在高密度区的精度不高,但一些实用的实际气体状态方程都是在它的基础上改进得到的。

对比参数——气体状态参数与其临界参数的比值,如对比压力、对比温度 、对比比体积等。 对比态方程——用对比参数表示的状态方程,如范德瓦尔对比态方程为

(pr+3vr2)(3vr?1)=8Tr

对比压力——气体压力与其临界压力的比值:pr=ppcr对比温度——气体温度与其临界温度的比值:Tr=TTcr对比比体积——气体比体积与其临界比体积的比值:vr=vvcr对应态原理——也称对应态定律,可表述为:满足同一对比态方程的同类物质,如果它们的对比参数prvrTr中有两个相同,则第三个对比参数就一定相同,物质也就处于对应状态中。对应态原

理表明,虽然在相同的压力与温度下,不同气体的比体积是不同的,但是只要它们的pr和Tr分别相同,它们的vr必定相同,说明各种气体在对应状态下有相同的对比性质,数学上则有 f(pr,Tr,vr)=0

对应态定律——即对应态原理。

理想对比体积——实际气体的摩尔体积Vm与气体在临界状态时作理想气体计算的摩尔体积Vm,i,cr之比,V′m=VmVm,i,cr。据对应态原理可导得f(pr,Tr,vr)=0它可以推广到一般的实际气体状态方程。对不同流体的试验数据的详细研究表明,虽然对应态原理并不是十分精确,但大致是正确的,而用理想对比体积代替对比比体积vr能提高计算精度并使方程可应用于低压区。热相似——服从对应态定律,并能满足同一对比状态方程的一类物质称为热(力学)相似的物质。经验指出,凡是临界压缩因子相近的气体,可看作彼此热相似。

通用压缩因子图——取大多数气体临界压缩因子的平均值Zcr= 0.27绘制的以对比压力为横坐标、以对比温度为参变量,以压缩因子为纵坐标的线图。对于缺乏详细数据的流体,从中可以查得不同状态的压缩因子,目前普遍认为准确度较高由实验数据制作的通用压缩因子图是N-O图。热力学一般关系式——亦称热力学微分关系式 ,是依据热力学第一与第二定律建立的实际气体的热力学能u焓h熵s和比热容等与可测参数值pvT等的函数关系,这些关系常以偏微分的形式表示。热力学微分关系式——即热力学一般关系式。

循环关系——一种联系各状态参数偏导数的重要关系式。若状态参数z为两个独立参数xy的函数,则(?x?y)z(?z?x)y(?y?z)x=?1称为循环关系。利用循环关系可以把一些变量转换成指定的变量。链式关系——一个联系各状态参数偏导数的重要关系式是链式关系。如果有四个参数x、y、z、w,独立变量为两个,则(?x?y)w(?y?z)w(?z?x)w=1称为链式关系。利用链式关系可以把一些变量转换成指定的变量。亥姆霍兹函数——又称自由能,定义为F=U?TS其微分式可表示为dF=?SdT?pdV。亥姆霍兹函数也是状态参数,其物理意义为:可逆定温过程中亥姆霍兹函数的减少,等于可逆定温过程对外所作的膨胀功。自由能——即亥姆霍兹函数。

吉布斯函数——又称自由焓,定义为G=H?TS其微分式可表示为dG=?SdT+Vdp吉布斯函数也是状态参数,其物理意义为:可逆定温过程中吉布斯函数的减少等于可逆定温过程中对外所做的技术功。自由焓——即吉布斯函数。

吉布斯方程——由热力学第一定律和第二定律直接导得的一组方程:du=Tds?pdv

dh=Tds+vdp df=?sdT?pdv dg=?sdT+vdp他们将简单可压缩系平衡态各参数的变化联系了起来,在热力学中具有重要的作用。