1、喷嘴的设计计算 作者：麻克栋qq254907860 喷嘴及其应用 一、概念：将流体内能和压力能转换为动能的装置 二、应用 汽轮机、燃气轮机静子汽道及反动式动叶汽道 超音速航空航天发动机 蒸汽喷射泵如汽轮机凝汽器真空抽气器 锅炉给水处理酸碱喷射器 制糖业蒸发工艺真空抽汽器 喷嘴设计计算的目的和内容 一、目的：使气流达到工程要求的速度或压力 二、内容： 1、喷嘴的类型和几何尺寸 2、喷嘴的主要截面上的流体参数 压力 速度 温度 密度 面积 计算所需的几个参数 一、五个基本物理参数： 压力P（Pa，绝压），温度T（K，开氏温标），密度（kg/m3）， 速度V（m/s），流量Q=VA（kg/s或m3/
2、s） 二、两个常数： 1、绝热指数K，定压比热 容与定容比热容之比 2、气体常数R，理想气体常数，其值为8.314 三、两个定义 1、声速，声音（振动波）在气体中的传播速度，a= 2、马赫数，流体速度与当地声速的比值，M= KRT a V 11. . KmolJ 气流的三种参考状态 声速计算公式a= 当中，对于定熵过程的流体，流体的温度 T与流体速度V是相关的，即T是V的函数，亦即声速a也是V的函数 a=f（v）。因此可以把a和v放在一个坐标系上表示： 已知任意状态计算滞止状态的参数： KRT v o 滞止状态 超音速 临界状态 亚音速 极限状态 1 2 0 K KRT 1 2 0 K KRT
3、 1 2 0 K KRT 0 2 112 1 RT K K RT K K V 喷嘴的基本类型（1） 气流速度与通道截面的关系 M1时，dA/A与dV/V异号，流速与截面积变化反向，截面积变小，速 度变大； M1时，dA/A与dV/V同号，流速与截面积变化同向，截面积变大，速 度变大； M =1时， dA/A=0，临界状态发生在通道截面无变化的地方。 V dV M A dA ) 1( 2 喷嘴的基本类型（2） 1、渐缩喷嘴 2、出口为临界参数的渐缩喷嘴 3、缩放喷嘴（拉瓦尔喷嘴） 0, 0 V dV A dA 0, 0 V dV A dA 0, 0 V dV A dA 0, 0 V dV A d
4、A 0, 0 V dV A dA 喷嘴的选择 1、已知滞止参数和出口速度或马赫数 a：M1选择渐缩型喷嘴 b：M1选择缩放型喷嘴 2、已知滞止参数和出口压力Pe 临界压力与滞止压力的关系： a： 选择渐缩型喷嘴； b： 选择缩放型喷嘴。 1 0 * ) 1 2 ( K K KP P 0 * 0 P P P P e 0 * 0 P P P P e 喷嘴各截面参数的计算（1） 1、任意截面状态与滞止状态的关系 2、临界状态与滞止状态的关系 3、任意截面与临界状态的关系 2 0 2 1 1M K T T 1 2 0 ) 2 1 1 ( K K M K P P 1 1 2 0 ) 2 1 1 ( K
5、M K 1 2 0 * KT T 1 0 * ) 1 2 ( K K KP P 1 1 0 * ) 1 2 ( K K 2 * ) 1(2 1 MK K T T 1 2 * ) 1(2 1 K K MK K P P 1 1 2 * ) 1(2 1 K MK K 2 1 2 * ) 1(2 1 MK K M V V )1(2 1 2 * ) 2 1 1 ( 1 2 1 K K M K KMA A 1 2 0 * K KRT V 参数计算（2） 1、已知滞止参数及出口速度 通过V/V*的关系求M，进而计算所有参数 2、已知滞止参数及出口马赫数 根据马赫数可求出所有截面的参数 3、已知滞止参数及出口
6、压力 通过出口压力与滞止压力的关系求出出口截 面马赫数，进而计算出口截面参数 例子（1） 例子：一台蒸汽喷射器的喷嘴，使用的蒸汽压力P0=1.0MPa，T0=200，流量Q=2kg/s， 要求出口压力50000Pa。求喷嘴主要参数。 过热蒸汽绝热指数1.30，气体常数0.4615 ，蒸汽密度4.6083 。 第一步：选择喷嘴类型 1、计算临界压力比 2、计算出口压力比 需采用拉瓦尔喷嘴 第二步：计算出口马赫数 第三步：计算出口截面参数 第四步：计算临界截面参数 第五步：计算几何尺寸 5457. 005. 0 1000000 50000 0 * 0 P P Pa Pa P Pe 11. . kk
7、gkj 5457. 0) 130. 1 2 () 1 2 ( 130. 1 30. 1 1 0 * K K KP P 5773. 2) 105. 0( 130. 1 2 1)( 1 2 30. 1 130. 11 0 K K e P P K Me 3 /mkg ;50000PaPe 3 /4600. 0mkg e KTe0050.237smVe/8545.971 MPaPe5457. 0 3 /8921. 2mkg e KTe4348.411smVe/8303.496 2 * * 9018.1391 8303.4968921. 2 2 mm V Q A mm A d0977.42 1416. 3 9018.139144 * * 2 7418.4473 8545.9714600. 0 2 mm V Q A ee e mm A d e e 4727.75 1416. 3 7418.447344 例子（2） 简图
