工程热力学课后作业答案

9-1压力为，温度为20℃的空气，分别以100、300、500及1000m/s 的速度流动，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 =×293=296kJ/kg

h 0=h 1+2

2c 当c=100m/s 时：

h 0=301 kJ/kg ，T 0＝p

c h 0＝298K ，11010)(-=k k T T p p ＝ MPa 当c=300m/s 时：

h 0=341 kJ/kg ，T 0＝，p 0=

当c=500m/s 时：

h 0=421 kJ/kg ，T 0＝，p 0=

当c=1000m/s 时：

h 0=796 kJ/kg ，T 0＝，p 0=

9-2质量流量1=m &kg/s 的空气在喷管内作定熵流动，在截面1-1处测

得参数值p 1= ，t1＝200℃，c1=20m/s 。在截面2-2处测得参数值p 2＝。求2-2截面处的喷管截面积。

解：=⨯==3.0528.01p p c β> 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)12(1421K

==

222P RT v kg =--=-])12(1[11221k k p p k kRT c 323m/s

=⨯=2

22c m v f

9-3渐缩喷管进口空气的压力p 1= ，t1＝80℃，c1=50m/s 。喷管背压

p b = 。求喷管出口的气流速度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=< MPa

没有到临界。

滞止温度：

p

c c T T 21021+=＝ 滞止压力：1)10(10-=k k

T T p p ＝ MPa =--=-])0

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

)1

2(12-=＝304K ==2

22P RT v m 3/kg ==2

22v c f m m 3/s

9-4如上题喷管背压p b = 。求喷管出口的气流速度及质量流量？

解：⨯==528.01p p c β= MPa >p b

所以渐缩喷管进口截面压力p2＝p c ＝ 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 m 3/kg ==2

22v c f m 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= ，t1＝

947℃，c1=0m/s 。喷管出口处的压力p2分别为 MPa 及 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的流速及出口截面积。

解：（1）p2＝

⨯==528.01p p c β= MPa

未到临界，选用渐缩喷管。

k k p p T T 1)1

2(12-=＝1108K =--=]21[1

22T T k kR c 474 m/s ==2

22P RT v m 3/kg =⨯=2

22c m v f （2）p2＝

⨯==528.01p p c β= MPa>p b

选缩放喷管。

k k p p T T 1)1

2(12-=＝737K =--=]21[1

22T T k kR c 985 m/s ==2

22P RT v m 3/kg =⨯=2

22c m v f

9-6空气流经一断面为的等截面通道，在截面1-1处测得c1=100m/s ，p 1= ，t1＝100℃；在截面2-2处，测得 c2=s ，p 2＝。若流动无摩擦

损失，求（1）质量流量；（2）截面2-2处的空气温度；（3）截面1-1与截面2-2之间的传热量。

解：（1）质量流量

==

1

11P RT v m 3/kg ==1

1v fc m kg /s （2）08

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

9-7有p 1= ，t1＝300℃的氧气通过渐缩喷管，已知背压p b = 。喷管

出口直径d2=10mm 。如不考虑进口流速的影响，求氧气通过喷管的出口流速及质量流量。

解： p2＝ MPa

⨯==528.01p p c β= MPa =p b

出口为临界流速

=+=11

2RT k k c c m/s 质量流量

k k p p T T 1)1

2(12-=＝484K ==2

22P RT v m 3/kg ==2

v fc m kg /s

9－8空气通过一喷管，进口压力p 1= ，t1＝600K ，质量流量为=m

&s 。如该喷管的出口处压力为p 2= ，问应采用什么型式的喷管？如不考虑

进口流速影响，求定熵膨胀过程中喷管出口气流流速及出口截面积。如为不可逆绝热流动，喷管效率η＝，则喷管气体出口速度及出口截面积各为多少？

解：⨯==528.01p p c β= MPa >p 2

所以应采用缩放喷管。

(1)出口流速：

=-k k p p 1)12(

k k p p T T 1

)1

2(12-=＝ ==2

22P RT v m 3/kg =--=-])12(1[11212k k p p k kRT c 667m/s