01
02
03
04
05
CHƯƠNG 6
CHUYỂN ĐỘNG
MỘT CHIỀU
CỦA
CHẤT KHÍ
CÁC THÔNG SỐ DÒNG KHÍ
PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN
ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT KHÍ
CHUYỂN ĐỘNG CỦA CHẤT KHÍ
TRONG ỐNG PHUN
TÍNH TOÁN DÒNG KHÍ
BẰNG HÀM KHÍ ĐỘNG VÀ BIỂU ĐỒ
DÒNG KHÍ VƯỢT ÂM LỚN
BÀI TẬP 10(19,25,62,64,68,72,80) 1
MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
QUY LUẬT CHUYỂN
ĐỘNG MỘT CHIỀU
CỦA CHẤT KHÍ
ỨNG DỤNG TRONG
SẢN XUẤT – KỸ THUẬT
CÁC QUY LUẬT
✓PTCB của chất lỏng:
Vtương đối nhỏ,
tính nén không ảnh hưởng
đến thông số dòng khí
✓PTCB động học chất khí,
PT thông số các ống phun:
V>(100,150)m/s;
ảnh hưởng đến thông số
dòng khí
✓Xuất hiện mặt sóng va, mặt
tăng nhảy vọt nén
Vlớn (v a)
, p, T
Vmax Số Mach
T -nhiệt độ tuyệt đối
c
a
v
λ=
Hệ số
vận tốc
Dòng hãm (0, p0, T0)
12
()()
CK 00 t273T +=
k - chỉ số đoạn nhiệt
RKK = 29,27 (mol/0K) –hằng số chất khí
n -chỉ số QT; n=0: QT đẳng áp;n=1: QT đẳng nhiệt;
n=k: QT đoạn nhiệt
-đương lượng nhiệt
của công cơ học
-Khối lượng riêng
TR
p
g==
p -áp suất:
TRgp
=
k
k
p
p
T
T1
11
−
=
n
.Cp =
v
p
C
C
k=
1
111
−
=
=kk
k
T
T
p
p
ĐH chất khí: các QT xảy ra nhanh, không kịp trao
đổi nhiệt với môi trường, chủ yếu xét QT đoạn nhiệt
a
v
M=
3
aVận tốc
âm
4
5
6
7
aC
5
Vận tốc lớn nhất
Vận tốc tới hạn
(Vận tốc âm cục bộ)
a0
Vận tốc
hãm
M
Phânloại chếđộ
CĐ dòng khí KTHK
M < 1
Dưới
âm (
cận
âm
)M < 0,8
M = 1
Dòng
tới hạn
,
ngang
âm
0,8
M
1,2
M > 1
Dòng
vượt
âm
(
trên âm)
hiện
tượng
sóng
va
thẳng/xiên
M > 1,2
Dòng
trên
âm
lớn
(siêu âm)4M5
Ion
hóa chất khí M > 5
Dòng tới hạn(C,pC,TC)
dòng khí lý tưởng tĩnh
QT đoạn nhiệt
dòng khí có v = aC
== mkG
Kcalo
J
A.427
1
1
=Kcalo
mkG
J.
427
-đương lượng cơ của nhiệt
M
R8314
=
v
Cp
C
k=
v
C
p
CR −=
E
d
dp
c==
M -phân tử chất khí
R -hằng số khí
Nén đẳng nhiệt: pV=const; p/
= const
Nén đẳng entropi: p/pk= const
(nén không ma sát, không có sự trao đổi nhiệt)
Tính chất của chất khí lý tưởng
Các quá trình trao đổi khí pvn=const
RTp
=
Chất lỏng
Chất khí
kRT
kp
c==
Định luật
Boyle-Charles
VD9: Bình có thể tích 0,2m3,chứa 0,5kg Nitrogen.
Nhiệt độ trong bình 200C. XĐ áp suất khí trong bình?
Gỉa thuyết: khí Nitrogen lý tưởng: R= 0,2968kJ/kg.K
Áp suất tuyệt đối trong bình:
218kPaK20).(273
kg.K
kJ
.0,2968
0,2m
0,5kg
ρRTp0
3=+==
7. Vận tốc truyền âm c
Khí
Công
thức
(kg/m3)
(0oC, 760
mmHg)
R
(m2/s2.K)
Heli
He 0,1785 2078,1 1,66
Không
khí - 1,293 287,1 1,402
Cácbon
ôxít CO 1,250 296,9 1,400
Oxy
O20,0899 4124,8 1,409
Hydro
H21,429 259,8 1,399
Cacbon
điôxít CO21,977 189,0 1,301
Mê
tan CH40,717 518,7 1,319
v
p
c
c
k=
K/sm287R1,4;kkhim/s340,5
C)kk(15,5
C
kg/m998,2ρ;GN/m2,2E:khim/s1484
C)O(20H
C
o22
o
32
o
2
===
===
:
5
6.1.2 VẬN TỐC ÂM
=
=d
gdp
d
dp
a
Đẳng nhiệt:
== p
a;Cp
Đoạn nhiệt:
TRk
γ
p
ka
k
γCp g=== ;
Nhiệt độ
Vận
tốc âm
thanh
a (km/h)
a(m/s)
−50
°C (độ cao
10.000m)
1.076 299
20 °C1.235 343
0°C1.193 331
25
°C (trênmặtnướcbiển
)
1.245 346
100 °C1.394 387
250 °C1.652 459
Vận tốc âm truyền dưới dạng sóng áp,
(mật độ khí+nhiệt độ+độ cao bay)
6.1.4 VẬN TỐC LỚN NHẤT(Vmax)
Khí CĐ trong chân không tuyệt đối:
Aig2
vv0p 0
max ===
0
8,44
max T
kk
V=
s
m
vCkk 776
0
27 =
,
max
QT nhiệt dung đẳng áp:
1k2
avconstC 0
max
p−
==
0
max 0
max a24,2v4,1k a16,3v2,1k
=→=
=→=
a0-vận tốc âm khí lý tưởng tĩnh
( )
000 pT ,,
- các thông số dòng hãm
(dòng khí lý tưởng tĩnh viết
cho quá trình đoạn nhiệt)
6.1.5 VẬN TỐC TỚI HẠN
(VẬN TỐC ÂM CỤC BỘ - aC)
0
0
cgRT
1k k2
1k2
aav1M +
=
+
===
oo T3,18
c
aT1,20
o
a0
kk
cT2,0T4,1k ==
==
Hệ số vận tốc
1k 1k
;
a
vmax
c−
+
==
45,2:4,1k
31,3:2,1k
kk
max
kk
max
==
==
2
2
2
21
121
M
kM
k
−
+
+
=
2
2
2
1
1
11
2
+
−
−
+
=
k
k
k
M
00 T
p
Ci =
Nhiệt hàm:
g
vA
i2
2
0max
=