工程热力学课后作业答案(第九章)第五版

9-1压力为0.1MPa,温度为20℃地空气,分别以100、300、500及1000m/s 地速度流动,当被可逆绝热滞止后,问滞止温度及滞止压力各多少？

解：h 1=1T c p =1.01×293=296kJ/kg

h 0=h 1+2

2

c 当c=100m/s 时：

h 0=301 kJ/kg,T 0＝p c h 0＝298K,11

010)(-=k k T T p p ＝0.106 MPa 当c=300m/s 时：

h 0=341 kJ/kg,T 0＝337.6K,p 0= 0.158MPa

当c=500m/s 时：

h 0=421 kJ/kg,T 0＝416.8K,p 0= 0.33MPa

当c=1000m/s 时：

h 0=796 kJ/kg,T 0＝788.1K,p 0= 0.308MPa

9-2质量流量1=m

kg/s 地空气在喷管内作定熵流动,在截面1-1处测得参数值p 1= 0.3MPa,t1＝200℃,c1=20m/s.在截面2-2处测得参数值p 2＝0.2MPa.求2-2截面处地喷管截面积. 解：=⨯==3.0528.01p p c β0.1584>0.2 MPa

采用渐缩喷管.

c1=20m/s 较小忽略.

因此2-2截面处是临界点

==-k k p p T T 12)1

2(1421K ==2

22P RT v 0.6m 3/kg =--=

-])12(1[11221k k p p k kRT c 323m/s =⨯=2

22c m v f 0.00185m 3

9-3渐缩喷管进口空气地压力p 1= 2.53MPa,t1＝80℃,c1=50m/s.喷管背压p b = 1.5MPa.求喷管出口地气流速度c2,状态参数v2、t2.如喷管出口截面积f2=1cm 2,求质量流量.

解: ⨯==528.01p p c β 2.53=1.33<1.5 MPa

没有到临界.

滞止温度：

p

c c T T 21021+=＝354.24K

滞止压力：1)1

0(10-=k k T T p p ＝2.56 MPa =--=-])0

2(1[10221k k p p k kRT c 317.5 m/s k k p p T T 1

)1

2(12-=＝304K ==2

22P RT v 0.058 m 3/kg ==2

22v c f m 0.55 m 3/s

9-4如上题喷管背压p b = 0.1MPa.求喷管出口地气流速度及质量流量？

解：⨯==528.01p p c β 2.53=1.33 MPa >p b

所以渐缩喷管进口截面压力p2＝p c ＝1.33 MPa

由定熵过程方程可得：（按c1＝0处理）

k k p p T T 1)12(12-=＝294K

c2＝a ＝2KRT ＝344 m/s

==2

22P RT v 0.0634 m 3/kg ==2

22v c f m 0.543 m 3/s

9-5空气流经喷管作定熵流动,已知进口截面上空气参数p 1= 0.7MPa,t1＝947℃,c1=0m/s.喷管

出口处地压力p2分别为0.5 MPa 及0.12 MPa,质量流量均为5.0=m

kg/s.试选择喷管类型,计算喷管出口截面处地流速及出口截面积.

解：（1）p2＝0.5MPa

⨯==528.01p p c β0.7=0.37 MPa

未到临界,选用渐缩喷管.

k k p p T T 1)1

2(12-=＝1108K =--=

]21[122T T k kR c 474 m/s ==2

22P RT v 0.636 m 3/kg

2

c （2）p2＝0.12MPa

⨯==528.01p p c β0.7=0.37 MPa>p b

选缩放喷管.

k k p p T T 1)1

2(12-=＝737K =--=

]21[122T T k kR c 985 m/s ==2

22P RT v 1.76 m 3/kg =⨯=2

22c m v f 8.9cm 2

9-6空气流经一断面为0.1m 2地等截面通道,在截面1-1处测得c1=100m/s,p 1= 0.15MPa,t1＝100℃；在截面2-2处,测得 c2=171.4m/s,p 2＝0.14MPa.若流动无摩擦损失,求（1）质量流量；

（2）截面2-2处地空气温度；（3）截面1-1与截面2-2之间地传热量.

解：（1）质量流量

==

1

11P RT v 0.71 m 3/kg ==1

1v fc m 14.08 kg /s （2）08

.144.1711.022⨯==m fc v ＝1.22 m 3/kg ==R v p T 222595K （3）=∆=t mc q p 3141kJ/s

9-7有p 1= 0.18MPa,t1＝300℃地氧气通过渐缩喷管,已知背压p b = 0.1MPa.喷管出口直径d2=10mm.如不考虑进口流速地影响,求氧气通过喷管地出口流速及质量流量.

解： p2＝0.1 MPa

⨯==528.01p p c β0.18=0.1 MPa =p b

出口为临界流速

=+=11

2RT k k c c 416.7 m/s 质量流量 k k p p T T 1

)12(12-=＝484K