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  • 氣體方面的流體力學問題:壓縮空氣從0.6MPA的壓力容器泄露到空氣中,其流出速度是多少?

    氣體方面的流體力學問題:壓縮空氣從0.6MPA的壓力容器泄露到空氣中,其流出速度是多少?
    如題.
    假設壓力容器很大,泄露的孔很小,且容器內外溫度均為室溫.
    氣體流出時不記摩擦等機械損失.
    我問這個問題的主要原因是:
    工程熱力學上說理想氣體的焓h是只隨溫度變化的單值函數(shù),與壓力和密度無關.一般常識是,空氣可以看做理想氣體,那么一個常溫的壓縮空氣和一個常溫常壓的空氣,其焓就相等了.
    如果是這樣,根據(jù)方程h1+1/2*v1^2=h2+1/2*v2^2,壓縮空氣和大氣的焓相等,所以速度也相等.但這與常識不符.在壓力容器內泄露的空氣,必然會將自身一部分能量轉換為動能.如果焓相等,轉換為動能的能量從何而來了?
    物理人氣:392 ℃時間:2020-03-27 14:45:21
    優(yōu)質解答
    因為壓力罐里面的空氣壓力足夠高,因此出口處的氣流速度會達到音速(大約兩倍的壓力就可以達到音速),如果泄露孔就是收縮的話,最大速度就是音速了,如果泄露孔是收縮后又擴張的,可以達到超音速,6個大氣壓的話應該可以達到3倍音速左右,沒具體算.
    你用焓的想法沒錯,不過你忽略了一個事實,在無摩擦流動的時候,是等熵流動,不是等溫流動,膨脹過程中溫度是降低的,降低的溫度這部分焓值就轉化成了動能,因此速度增大.
    從常溫高壓氣瓶向空氣中放氣,放出來的氣很冷,就是這個道理.多謝,哈哈!我終于找到問題出在哪里了,您理解的確實很深刻。關于計算的問題,您能說的再詳細點么?比如不同壓差下的氣體等熵流動過程中,焓會降低多少?壓差和焓降之間的關系如何?(假設等熵,管口形狀為理想的縮放管,無摩擦,不考慮能量損失。)請教了。再次表示感謝。如果我問的比較外行,那就告訴我相關書籍叫什么,我自己去查,嘿嘿,多謝啦!這類問題是流體力學和空氣動力學的基本知識,相關的書上都有。用p代表壓力,h代表焓,rho代表密度,v代表速度的話。伯努利方程給出了壓力和速度的關系p1+0.5*rho*v1^2=p2+0.5*rho*v2^2能量方程給出了焓和速度的關系:h1+0.5*v1^2=h2+0.5*v2^2值得注意的是,上述的伯努利方程只適用于不可壓流動,因此并不適用于你的問題中的高速流動,高速流動應該用可壓縮伯努利方程,其實就是下面的能量方程。焓和壓力的關系在熱力學書上可以找到。
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