1.2 喷管及扩压管
1开始增加。因而，为使 从
连续增加到
，在压差足够大的条件下，应采用由渐缩喷管和渐扩喷管组合而成的缩放喷管，又称拉伐尔喷
管。在缩放喷管中，最小截面即喉部截面处的流速是
的声速流动。该截面是
的亚声速流动与
的超声速流动转折点，称为临界截面。临
界截面上的状态参数称为临界参数，用下标“cr”表示。
渐缩喷管的出口流速在极限条件下可增加到
由于该式是从能量方程直接推导得到的，故对于工质和过程是否可逆均适用。
对于理想气体，由于
，故有
，此种扩压管称为渐扩扩压管。工程
对于蒸气， 和 可通过查图、查表得到。 在定熵条件下，若工质为理想气体，上式可进一步推得
上式说明，在喷管内的气体定熵流动中，喷管出口的气体流速取决于工质性质、进口参数和气体出口与进口的压比
，此时出口截面也是临界截面。
工程上喷管进口处气流速度一般较低， 总是小于1，而进口处
的渐扩喷管几乎不单独使用。
对于扩压管，使用的主要目的是为了升高气流的压力，流动过程中流速降低、压力升高。当
上扩压管比较简单，仅限于
的情况，故渐扩两字通常省略。
时，
(4) 喷管的计算
1）流速计算
由能量方程
当喷管进口气体流速较小，可忽略不计时，有
根据前述讨论状况，气体在喷管出口处的压力分别对应于
、
和
。这三种情况是分
别在缩放喷管的渐缩部分、临界截面和渐扩部分实现的。因此，当
时，喷管出口处气体的
，选择渐缩喷管可使出口截面处压力
，满足气体充分膨胀提高流速的要求。但是当
时若再选择渐缩喷管，由于喷管形状的限制， 只能达到极限值
，仍有部分压差
对于蒸气：
过热蒸气
1.3 临界压比为0.546
干饱和蒸气 1.135 临界压比为0.577
临界压比是喷管选型和确定喷管出口压力的重要依据。
3）喷管的选型原则
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在喷管的设计中，已知的是喷管进口的气体参数 、 、 、流量 和喷管出口外的压力——背压 。设计的目的在于充分利用喷管进口压力和 背压所造成的压差，使气体在喷管中膨胀加速、压力下降，一直到其出口压力等于背压，从而达到使气流的技术功完全转变为气流动能的目的。由于喷 管的形状对气体的流动有制约作用，所以选型是喷管设计首先要考虑的问题。
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旋转的机械能。 与喷管中的热力过程相反，在工程实际中还有另一种转换，即高速气流进入变截面短管中时，气流的流速降低，而压力升高。这种能使气流压力升
高而速度降低的变截面短管称为扩压管。扩压管在叶轮式压气机中得到应用。 本章讨论比热容为定值的理想气体的可逆过程，且仅考虑沿流动方向的状态和流速变化，即认为流动是一维流动；同时假定气体的流动是稳定流
两边微分得 上两式说明，工质的流速升高来源于工质在流动过程中的焓降；工质的流速减小时，焓将增加。由
当
且可逆时
故 上式说明，在流动过程中，欲使工质流速增加，必须有压力降落。所以压差是提高工质流动速度的必要条件，也是流速提高的动力。 3）过程方程 在定熵流动过程中，工质的状态参数变化遵循定熵的过程方程
常数
若工质为理想气体，对于渐缩喷管可得
(8-21)
分析上式可知，在出口截面 及进口参数 、 保持不变的条件下，流量 仅随
而变，将 与
的关系绘成曲线，如图8-3所示。从
图中看到，当
时，流经喷管的气体流量随着 的下降逐渐增加。 的下降显然是由于背压 降低造成的，且在
的范围内保持
。当
时， 达到最大值
，此时仍有
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2) 临界压比与选型原则 临界截面上的气体压力 与进口(初速
)压力 之比称为临界压比 ，则
对于理想气体 双原子气体 多原子气体
对于蒸气 过热蒸气 干饱和蒸气
1.4 临界压比为0.528 1.3 临界压比为0.546
图8-4是理想气体流经喷管进行热力过程的 图。其中1－2为可逆绝热膨胀， 为不可逆绝热膨胀，2点和 点在同一条等压线上。流动过程
临界截面上的气体压力 与进口（初速约为0）压力 之比称为临界压比，用 表示
还受到喷管形
由式
求解，得
由于 仅取决于气体热力性质，因此气体一定，其临界压比一定。
对于定值比热的理想气体：
单原子气体 1.67 临界压比为0.487
双原子气体 1.4 临界压比为0.528
多原子气体 1.3 临界压比为0.546
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两边微分有
上式说明，在定熵流动过程中，若压力下降，比体积增加。联系能量方程分析知，工质流速与比体积是同时增加或减少，而压力变化分别与比体积 变化和流速变化相反。
(2) 声速和马赫数 由物理学知，声速
根据过程方程：
1.3 临界压比为0.546 1.135 临界压比为0.577
在喷管设计中，已知的是进口压力 ，(
)和喷管出口外压力——背压
当
时, 选渐缩喷管
当
时, 选缩放喷管
3) 流量计算与分析
，喷管选型的重要依据是临界压比：
流量 通常取最小截面处的参数进行计算，对渐缩喷管
对缩放喷管，有
(8-10)
4) 喷管的设计计算与校核计算 喷管的设计计算步骤：
都确定的条件下，气体出口流速仅取决于压比
，其值随
的减小而增大。当
时，
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。在工质或气体进口状态
然而，这一最大出口流速是达不到的。因为当 状的限制。
2）临界压比
时，
，此时出口截面积应趋于无穷大，这显然办不到。事实上，
(3) 气体在喷管和扩压管中的定熵流动 由上面的基本方程可得到马赫数为参变量的截面积与流速变化的关系式
故 该式称为管内流动的特征方程。
对于喷管而言，增加气体流速是其主要目的。根据特征方程，当气流的
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时，要使
，则必须使
。沿流动方向上流道截面逐渐减小
的喷管称为渐缩喷管；当
时，则应
，称为渐扩喷管。如图8-1所示。
工程上许多场合要求气体从
加速到
。为使气体流速增加，压力是不断下降的。气体在喷管内的绝热流动中，压力下降，温度下降，声
速也将不断下降，流速的不断增加和声速的不断降低使得马赫数总是不断增加。在渐缩喷管内，马赫数可增加到极限值1；在渐扩喷管内，马赫数可从
，且
中虚线显示的曲线。由前面讨论知，当 达 后，再进一步降低 ，不再有
。从 ，只能保持
起，若 再下降，根据上式就会出现图
，即
。因此气体流量也不能再增
加，只能保持最大值
，如图中直线所示。在这段直线区间
，而横坐标应为
。
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②根据定熵过程状态参数之间的关系，计算所选喷管主要截面（临界截面、出口截面）的热力状态参数。 ③求解主要截面处的气流速度。 ④求解各主要截面面积。 (5) 喷管内有摩阻的绝热流动
在以上的分析及计算中，认为管内的流动是可逆过程。实际上，由于流动过程中，存在工质内部摩擦和工质与管壁的摩擦，有一部分已经生成的动 能重新转化为热能而被工质吸收，所以实际的管内流动是不可逆过程。
(8-2a)
(8-2b)
(8-3a)
(8-3b) 能量方程说明，工质流速的提高在于工质有焓降，工质流速提高的必要条件是压力有降落。 3) 过程方程
常数
(8-4a)
(2) 气体的定熵流动 1) 特征方程
(8-4b)
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动。 (1) 一维稳定流动的基本方程 1）连续性方程 根据质量守恒原理，流体在稳定流经任一截面的质量流量保持不变。若任一截面的面积为A，流体在该截面的流速为 ，比体积为 ，则流量
常数 上式称为稳定流动的连续性方程。对其两边微分得
2）能量方程
在喷管和扩压管的流动中，由于流道较短，工质流速较高，故工质与外界几乎无热交换。在流动中，工质与外界也无轴功交换，工质进出口位能差 可忽略不计，因此上式变为
(8-17)
(8-18)
于是有
(8-19)
(8-20)
8.3 教学内容
本章介绍热工基础理论在喷管和扩压管中的应用。在叶轮式动力机中，热能向机械能的转换是在喷管中实现的。喷管就是用于增加气体或蒸气流速 的变截面短管。气体或蒸气在喷管中绝热膨胀，压力降低，流速增加。高速流动的气流冲击叶轮机的叶片，使叶轮机旋转，使气流的动能转变为叶轮机
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根据能量方程，对应
的滞止焓为
对于蒸气，可由 对于理想气体有
， 查得 。
(8-14) (8-15)
(8-16) 引入滞止参数的概念后，任何初速不为0的喷管流动均可设想是从假想的滞止截面（初速为0）开始的流动，如图8-2所示。这样前述所有公式只要 将下标1的进口参数换算为滞止参数即可。 (4) 喷管内有摩阻的绝热流动 工质粘性摩阻的存在使喷管实际出口流速 小于理想（定熵）流速 。工程上常用速度系数 ，喷管效率 ，或能量损失系数 来修正。
没能得到充分利用。因此，在这种情况下要充分利用压差
，只能选择缩放喷管。这样气流在临界截面达到
热力学复习题
欢迎共阅《工程热力学》复习题汇总一填空题1．热力系统：忽略家用电热水器的表面散热，取正在加热不在使用的电热水器为控制体，（不包括电加热器），这是系统，把电加热器包括在研究对分装有许多隔板，每抽去一块隔板，让气体先恢复平衡再抽去下一块，问此过程为，理由为。
7．闭口系统热力学第一定律表达式：，稳流开口系统的热力学第一定律表达式为：；开口系统工质跟外界交换的技术功包括，可逆过程技术功的计算式为：；8 闭口容器内的气体从热源吸收了100kJ的热量，并对外膨胀作功消耗了40kJ，其中克服摩擦功5kJ，假设摩擦产生的耗散热全部用于增加工质的热力学能，根据闭口系统能量守恒方程式，系统热力学能增加量为。
工临界流速临界声速。
14．活塞式压缩机中，因的存在，使产气量降低，但理论上对单位质量气体耗功影响。
15．活塞式内燃机有三个循环特征性能参数，分别为。
16．活塞式内燃机循环过程与燃气轮机循环过程的主要区别可概括为。
17．刚性绝热气缸-活塞系统，B侧设有电热丝,判断下列4种情况分别是什么热A 0.06 MPaB 0.04MPaC 0.14 Mpa3.理想气体在某一过程中吸入3100kJ的热量，同时内能增加了150kJ，该过程是（）：A 膨胀过程，B 压缩过程C定容过程4．理想气体在某过程中吸入100kJ的热量，对外输出100kJ的功，此过程是（）。
A压缩过程 B 绝热过程 C 定温过程5.一绝热刚体容器用隔板分成两部分，左边盛有高压理想气体，右边为真空，10．理想气体经某可逆过程后，其Δu和Δh的变化量为0，此过程为（）；若Δs=0，则此过程为（）；如w t=0，过程为（）；若w=0，过程为（）。
A定容过程，B定压过程，C定温过程，D绝热过程11．某理想气体经历了一个内能不变的热力过程，则该过程中工质的焓变（）A 大于零，B 等于零C小于零12. 单位千克理想气体可逆绝热过程的技术功等于A-Δh B Δu C Δh D -Δu13. 对于理想气体，下列各说法是否正确（）17．有位发明家声称他设计了一种机器，当这台机器完成一个循环时，可以从单一热源吸收1000kJ的热，并输出1200kJ的功，这台热机（）。
实验二 喷管特性实验
实验二喷管特性实验一、实验目的及要求1、验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，牢固树立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念。
2、比较熟练地掌握用热工仪表测量压力（负压）、压差及流量的方法。
3、重要概念1的理解：应明确在渐缩喷管中，其出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量。
4、重要概念2的理解：应明确在缩放喷管中，其出口处的压力可以低于临界压力，流速可高于音速，而流量不可能大于最大流量。
5、应对喷管中气流的实际复杂过程有所了解，能定性解释激波产生的原因。
二、实验装置整个实验装置包括实验台、真空泵。
实验台由进气管、孔板流量计、喷管、测压探针真空表及其移动机构、调节图1喷管实验台1.进气管2. 空气吸气口3. 孔板流量计4. U形管压差计5. 喷管6.三轮支架7. 测压探压针 8.可移动真空表 9. 手轮螺杆机构 10. 背压真空表 11. 背压用调节阀12. 真空罐13. 软管接头进气管（1）为ф57×3.5无缝钢管，内径ф50。
.空气吸气口（2）进入进气管，流过孔板流量计（3）。
孔板孔径ф7，采用角接环室取压。
流量的大小可从U形管压差计（4）读出。
喷管（5）用有机玻璃制成。
配给渐缩喷管和缩放喷管各一只，见图2、3。
根据实验的要求，可松开夹持法兰上的固紧螺丝，向左推开进气管的三轮支架（6），更换所需的喷管。
喷管各截面上的压力是由插入喷管内的测压探压针（7）（外径ф1.2）连至“可移动真空表”（8）测得，它们的移动通过手轮～螺杆机构（9）实现。
由于喷管是透明的，测压探针上的测压孔（ф0.5）在喷管内的位置可从喷管外部看出，也可从装在“可移动真空表”下方的针在“喷管轴向坐标板”（在图中未画出）上所指的位置来确定。
喷管的排气管上还装有“背压真空表”背压用调节阀（11）调节。
真空罐（12）直径ф400，体积0.118m 3。
起稳定压的作用。
罐的底部有排污口，供必要时排除积水和污物之用。
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。
热力学 喷管和扩压管31页PPT
谢谢！热力学 喷管和扩Fra bibliotek管21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
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
热力学重点第9章_secret
第9章 气体和蒸汽的流动9．1基本要求1．深入理解喷管和扩压管流动中的基本关系式和滞止参数的物理意义，熟练运用热力学理论分析亚音速、超音速和临界流动的特点。
2．对于工质无论是理想气体或蒸汽，都要熟练掌握渐缩、渐缩渐扩喷管的选型和出口参数、流量等的计算。
理解扩压管的流动特点，会进行热力参数的计算。
3．能应用有摩擦流动计算公式，进行喷管的热力计算。
4．熟练掌握绝热节流的特性，参数的变化规律。
9．2 本章难点1239．3 例题例1：汽经节流0.1bar 多少？解气的h -s h 1s 1查得t 2=440℃； s 2=7.49kJ/(kg ·K) 因此，节流前后熵变量为Δs =s 2-s 1=7.94－7.1=0.84kJ/(kg ·K)Δs ＞0，可见绝热节流过程是个不可逆过程。
若节流流汽定熵膨胀至0.1bar ，由1h '=2250kJ/kg ，可作技术功为 kJ/kg 11002250335011=-='-h h若节流后的蒸汽定熵膨胀至相同压力0.1bar ，由图查得2h '=2512kJ/kg ，可作技术功为图9.22(211010c T T c h h p =-=-）K111587.11141000089.12180100222110≈=⨯⨯+=+=pc c T T 应用等熵过程参数间的关系式得：11010-⎪⎪⎭⎫⎝⎛=k k T T p pbar 0525.1110011151136.136.111010=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=--k kT T p p喷管出口状态参数也可根据等熵过程参数之间的关系求得：11010-⎪⎪⎭⎫⎝⎛=k k T T p p即：136.136.121115343.00525.1-⎪⎪⎭⎫⎝⎛=T即喷管出口截面处气体的温度为828.67K 。
22220c h h +=m/s67.789)67.8281115(089.172.44)(72.44)(10002)(100022020202=-=-=-⨯⨯=-⨯=T T c T T c h h c p p因为喷管效率η=0.8822288.0c c ⨯='所以 m/s 740)67.789(88.022=⨯='c 喷管出口处气体的温度 )(2112T T T T --='η=861K 喷管出口处气体的密度： 由R =287J/kg ·K139.086128710343.052=⨯⨯='ρkg/m 3由质量流量 222v f c m = 出口截面积：438.0740139.0452=⨯=f m 2喉部截面处的温度（候部的参数为临界参数）：1010)12(,)12(--+=+=k kc k kc k p p k p p∴ 5632.0)136.12(0525.1136.136.1=+=-c p bar 847.0)0525.15632.0()(36.136.0100===-k k c C p p T T K T T 8.944847.01115847.000=⨯=⨯=喉部截面处的密度：8.944287105632.05000⨯⨯==RT p ρ = 0.2077 kg/m 2喉部截面处的流速：)8.9441115(089.172.44)(72.4400-=-=C p T T c c=608.8 m/s 流量系数 c c =0.96200370.08.6082077.096.045m c c m f c f c mc d c c c d=⨯⨯===ρρ求得喷管喉部截面321.0=c f m 2例3 空气流经一断面为0.1m 2的等截面管道，且在点1处测得c 1=100m/s 、p 1=1.5bar 、t 1=100℃；在点2测得p 2=1.4bar 。
“热工基础”课程教学大纲
“热工基础”课程教学大纲课程编号：学时：48 （理论学时：44 实验学时：4 课外学时：58）学分：2.5适用对象：机械工程与自动化、材料科学与工程、航空航天和工程力学等专业本科生先修课程：高等数学，大学物理一、课程性质和目的（100字左右）性质：基础理论目的：通过本课程学习，使学生掌握包括热能与机械能相互转换基本理论和热量传递规律两方面的热工理论知识，获得有关热科学的基本分析计算训练和解决有关热工工程问题的基本能力。
同时还应为学生对热学科的建模和问题的处理奠定基础。
二、课程内容简介（200字左右）热工基础是研究热现象的一门技术基础课程，主要讲授热能与机械能相互转换基本理论和热量传递规律，以提高热能利用完善程度的一门技术基础课，是机械学科、材料学科、航空航天和建筑等学科相关专业的一门必修课程。
本课程为学生学习有关专业课程和将来解决热工领域的工程技术问题奠定坚实的基础。
三、教学基本要求1．掌握热能和机械能相互转换的基本规律(第一、第二定律)，以解决工程实际中有关热能和机械能相互转换的能量分析计算和不可逆分析计算；2．掌握包括理想气体、蒸气和湿空气在内的常用工质的物性特点，能熟练应用常用工质的物性公式和图表进行物性计算；3．掌握不同工质热力过程和循环的基本分析方法，能对工质的热力过程和循环进行计算，具有解决实际工程中有关热能转换的能量分析和计算能力；4．掌握包括导热、对流换热、辐射换热三种热量传递方式的机理，进而掌握热量传递的基本规律和基本理论；5．能对较简单的工程传热问题进行分析和计算，具有解决较简单的传热问题，尤其解决是与力学分析有关的传热问题的能力。
四、教学内容及安排0绪论（能源概述）1、内容:能源和热能利用的基本知识：本学科研究对象，主要研究内容和方法。
2、要求：使学生掌握本学科的研究概况；了解能源和热能利用的概况，能源利用和社会、经济可持续发展的关系，节能的重大意义；正确认识、理解本课程与专业的关系。
喷管和扩压管教学设计
喷管和扩压管教学设计一、设计目标本教学设计的目标是通过学习和实践，使学生掌握喷管和扩压管的基本原理、使用方法和安全注意事项。
通过本课程的学习，学生将能够正确使用喷管和扩压管，在农业、园艺、灌溉等领域中提高效率和效果。
二、教学内容1. 喷管和扩压管的定义和特点2. 喷管和扩压管的分类和材料3. 喷管和扩压管的工作原理4. 喷管和扩压管的安装和调试5. 喷管和扩压管的常见问题解决方法6. 喷管和扩压管的维护和保养三、教学步骤1. 导入环节介绍喷管和扩压管的应用领域和重要性，激发学生对本课程的兴趣。
2. 理论讲解通过课件和实物展示，详细讲解喷管和扩压管的定义、特点、分类和材料，以及工作原理。
引导学生正确理解和记忆相关概念和知识。
3. 实践操作给每个学生配备喷管和扩压管实物或模型，让他们实际操作和体验其中的原理。
教师可以演示操作步骤，然后让学生逐个操作，纠正错误并给予指导。
4. 问题解答鼓励学生提问喷管和扩压管使用中遇到的问题，并帮助他们解决。
教师可以提供常见问题的解决方法和技巧，培养学生独立解决问题的能力。
5. 总结复习结合实例，总结喷管和扩压管的重要性和使用注意事项。
强调学生在使用过程中要遵守操作规程和安全操作，保护自己和他人的安全。
四、教学评估1. 考核测试设计一份笔试或实际操作测试，以检验学生对喷管和扩压管的理解和掌握程度。
2. 作业评估布置一些课后作业，如编写使用方法、操作步骤等，检验学生对喷管和扩压管的理解和应用能力。
3. 实践应用让学生在实际场景中应用所学知识，通过观察和评估他们的表现，评估他们在实际操作中的技能和能力。
五、教学资源1. 喷管和扩压管的实物或模型2. 课件和教材3. 喷管和扩压管使用手册和说明书六、教学亮点1. 结合实物展示和实践操作，加深学生对喷管和扩压管的理解和记忆。
2. 引导学生在实际操作中发现和解决问题，培养学生的动手能力和解决问题的能力。
3. 结合实际应用场景，增强学生对喷管和扩压管的实际运用能力。
航空发动机的喷管工作原理及分类
航空发动机的喷管工作原理及分类摘要：本文对喷管的作用及其原理进行了分析，除了比较常见的拉瓦尔喷管和亚声速喷管，本文还着重分析介绍了其他形式的喷管。
例如降噪喷管、推力矢量喷管、引射喷管等。
关键词：拉瓦尔喷管；降噪喷管；引射喷管喷管是涡喷和涡扇发动机排气系统的主要部件，其功用有两个方面，一是使高温、高压燃气的总焓有效地转化为燃气的动能；二是根据需要来改变发动机的工作状态以及改变推力的方向和大小。
混合器是混合排气式涡扇发动机所特有的部件，其功能是实现内外涵道气流的高效混合，为后续的加力燃烧室和喷管提供尽可能均匀的进气条件。
1 发动机对排气系统的要求及喷管的类型1.1对排气系统的要求为获得良好的发动机整机性能，对排气系统的要求主要有：（1）在各种飞行条件和发动机工作状态下，都能以最小的损失将燃气的焓转变为气体的动能。
（2）根据飞行需要有效地调节发动机的工作状态，并且外部阻力要小。
（3）有效地控制发动机推力的矢量（方向），满足垂直/短距起飞和高机动性能要求。
（4）能有效地抑制噪音和红外线辐射。
（5）结构简单，可靠性高，维修方便，寿命长。
1.2喷管的类型对喷管的分类有多种方法。
例如，根据设计状态下燃气在喷管中的膨胀程度，可分为亚声速喷管和超声速喷管两大类。
若根据喷管的几何尺寸是否可调，也可分为固定式喷管和可调式喷管。
若根据喷管的排气方向是否变化，有直喷式、反推式和推力矢量式喷管。
亚声速喷管的流道为收敛形。
它又包括几何固定式和几何可调式（主要是出口截面积可调）两种，分别称为固定式收敛喷管和可调式收敛喷管。
超声速喷管的流道为收敛-扩散形，又称为拉瓦尔喷管。
收敛-扩散形喷管也分为固定式和可调式两种，其中可调式指的是喷管的最小截面积（又称为喉道面积）和出口截面积均可调节。
除了收敛-扩散形喷管外，超声速喷管还有引射喷管、中心锥体式喷管等。
收敛形喷管和收敛-扩散形喷管一般都是轴对称的三维结构喷管。
但由于未来先进军用战斗机对机动性和隐身性能的需要，也有非轴对称喷管和二维结构喷管得到应用。
喷管和扩压管
第五章 热工基础的应用
§5-1 喷管和扩压管 §5-2 换热器及其热计算 §5-3 压气机 §5-4 内燃机循环 §5-5 燃气轮机循环 §5-6 蒸汽动力循环 §5-7 制冷循环
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热工基础
第一节 喷管和扩压管
对象：气体和蒸汽在管路设备，如喷管、扩压管、节
流阀内的流动过程。 喷管：用于增加气体或蒸气流速的变截面短管。 主要问题：气体在流经喷管等设备时，气流参数变化与
pcr Tcr vcr 称临界压力、临界温度及临界比体积。
Ｍa < 1
dA = 0
Ｍa = 1
Ｍa > 1
dA < 0
(临界截面)
dA > 0
pcr Tcr ccr = cfcr
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1-3 喷管的计算
热工基础
喷管计算包括设计计算和校核计算。
设计计算：
已知：工质进口参数 (p1, T1, cf1)、背压(出口外环境压力) pb、流量qm 由工作条件(锅炉、发动机)决定
已知条件： p1, T1, cf1, pb, qm 设计原则：符合热力学原理(可逆绝热充分膨胀)。
(1) 外形选择 (2) 尺寸计算
p2 pb
pb pcr cr p1 pb pcr cr p1
渐缩喷管 缩放喷管
A2
qm
v2 cf2
Amin
qm
vcr cf,cr
渐缩喷管 缩放喷管
A2
qm
vdp dh
dh c f dc f 0
c f dc f vdp
流动过程中，欲使工质流速增加，必须有压力降落。
压差是提高工质流动速度的必要条件。
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