工程热力学复习参考题-第七章
《工程热力学》(第四版)习题提示及答案07章习题提示与答案
习题提示与答案 第七章 气体的流动7-1 设输气管内甲烷气流的压力为4.5 MPa 、温度为15 ℃、流速为30 m/s ，管道的内径为0.5 m ，试求每小时输送的甲烷为多少m 3。
提示：管内的甲烷可看做理想气体。
答案：V 0=893 220 m 3/h 。
7-2 一股空气流的流速为380 m/s 、温度为20 ℃，另一股空气流的流速为550 m/s 、温度为750 ℃。
已知750 ℃时κ=1.335，20 ℃时κ=1.400，试求这两股气流各属于亚声速还是超声速，其马赫数各为多少？提示：音速T R c g κ=，马赫数cc Ma f =。
答案：Ma 1=1.107，Ma 2=0.878。
7-3 在压缩空气输气管上接有一渐缩形喷管，喷管前空气的压力可通过阀门调节，而空气的温度为27 ℃，喷管出口的背压为0.1 MPa 。
试求喷管进口的压力为0.15 MPa 及0.25 MPa 时，喷管出口截面的流速和压力。
提示：视喷管入口处速度近似为零，临界压力()1-1cr κκ⎪⎭⎫ ⎝⎛-κ=12p p ；渐缩形喷管，p cr <p B 时，出口截面压力p 2等于背压p B ，出口流速小于当地声速；p cr >p B 时，出口截面压力p 2等于临界压力p cr ，出口截面流速等于当地声速。
答案：（1）p 2=0.1 MPa ，c f2错误!未找到引用源。
=256.8 m/s ；（2）p 2=0.132 MPa ，c f 2=317 m/s 。
7-4 按上题条件，求两种情况下出口截面气流的马赫数。
提示：等熵流动过程, 音速T R c g κ=，马赫数cc Ma f =。
答案：(1) Ma =0.783 6；(2) Ma =1。
7-5 设进入喷管的氦气的压力为0.4 MPa 、温度为227 ℃，而出口背压为0.15 MPa ，试选用喷管形状并计算出口截面气体的压力、速度及马赫数。
提示：视喷管入口处速度近似为零，临界压力()1-1cr 1-2κκ⎪⎭⎫ ⎝⎛κ=p p ，若p cr <p B ，则选用渐缩形喷管，若p cr >p B ，则选用缩放形喷管。
工程热力学-第七章 气体与蒸汽的流动
2
kp0v 0 k- 1
[1
-
(
p2
)
kk
1
]
p0
c f 2,cr =
2k
k
+
1
p0v 0
=
2
k
k
+
1
RgT0
1）当Pb>=Pcr, P2=Pb,若沿3－3截面截去一段，出口截面增加， 但是出口截面处的背压不变，仍然有P2=Pb,由此可得v2不变， Cf2也不变，流量则因为出口面积增加而变大。
2）当Pb<Pcr, P2=Pcr,若沿3－3截面截去一段，出口截面增加， 但是出口截面处的背压不变，仍然有P2=Pcr,由此可得v2不变， Cf2也不变，流量则因为出口面积增加而变大。
二、节流的温度效应
绝热节流后流体的温度变化称为节流的温度效应
T2 T1
节流冷效应
T2 T1
节流热效应
T2 T1
节流零效应
对于理想气体，只有节流零效应
h f (T ) h2 h1 T2 T1
焓的一般方程：dh
cpdT
T
v T
p
v
dp
令 dh 0
J
T p
h
T
v T
2
kp0v 0 k- 1
[1
-
(
p
2
)
kk
1
]
p0
= 328m/s
2）Pb=4MPa
pb < pcr p2 = pcr = 4.752MPa
Ma<1
Ma=1 背压pb
dA<0 渐缩
2
qm,max = A2
2k k+
工程热力学经典例题-第七章_secret
７．５ 典型题精解例题７－１ 在如图７－６所示的绝热混合器中，氮气与氧气均匀混合。
已知氮气进口的压力10.5MPa p =，温度127C t =︒，质量13kg m =；氧气进口压力20.1MPa p =，温度2127C t =︒，质量22kg m =。
（１）求混合后的温度；（２）问混合气流出口压力3p 能否达到0.4MPa 。
解 （１）确定混合后气流的温度 根据热力学第一定律223121,N 312,CO 32()0()()0p p Q H H H m c T T m c T T =-+=-+-=于是，两股气合流后的温度为 22221,N 12,CO 231,N 2,CO p p p p m c T m c T T m c m c +=+其中22222222g,N 3N g,O 3O ,N g,N ,O g,O 8.314J/(mol K)297J/(kg K)2810kg/mol8.314J/(mol K)260J/(kg K)3210kg/mol 71.040kJ/(kg K)270.909kJ/(kg K)2p p R R M R R M c R c R --⨯===⋅⨯⨯===⋅⨯==⋅==⋅将这些数值代入式（a ）得 3336.8K T =（２）这实际上是一个判断过程能否实现的问题。
先假定，求控制体积的熵产，如熵产大于零，则出口压力可以达到该值，否则就不能达到。
混合后2N 的摩尔分数为2N 3/280.63163/282/32x ==+混合后2N 分压力:22N N 30.63160.4MPa 0.253MPa p x p ==⨯= 则 22O 3N 0.147MPa p p p =-= 于是iso 312g S S S S S ∆=∆=--2222221231122N O 331,N g,N 2,O g,O 1122()(lnln )(ln ln )336.8K 0.253MPa3kg [1040J/(kg K)ln297J/(kg K)ln ]300K 0.5MPap p m m s m s m s p p T Tm c R m c R T p T p =+--=-+-=⨯⋅⨯-⋅336.8K 0.147MPa2kg [909J/(kg K)ln 260J/(kg K)ln ]400K 0.1MPa 151J/k 0+⨯⋅⨯-⋅=-<由计算可知，这是一个熵产小于零的过程，因此不可能发生。
工程热力学 第七章 气体与蒸汽的流动.
出口截面积。
解：（1）确定滞止参数
根据初态参数，在h-s图上确定进
口状态点1，为过热蒸汽，cr 0.546。
过1点作定熵线，截取线段 01 的
长度为 h0 h1 c2f 1 / 2 5kJ / kg，点0 即为滞止点，查得：p0 2.01106 Pa，h0 3025kJ / kg 。
流经截面1-1和2-2的质量
流量为 qm1 、qm2 ，流速为c f 1 、 cf 2。 质量守恒：qm1 qm2 qm const
A1cf 1 A2c f 2 Acf const
v1
v2
v
dA dcf dv 0 A cf v
上式适用于任何工质和任何过程（可逆和不可逆）。
（2）确定临界参数
pcr cr p0 2.01106 Pa
定压线与定熵线的交点即为临界
状态点，查得：hcr 2865kJ / kg ， vcr 0.219m3/kg。
（3）确定出口参数
p2 pb 0.1106 Pa
定压线与定熵线的交点即为出口
状态点2，查得：h2 2420kJ / kg，v2 1.55m3/kg。
（2）尺寸计算
●渐缩喷管
A2 qmv2 / c f 2
●缩放喷管
Acr qmvcr / c f ,cr
扩张段的长度：
A2 qmv2 / c f 2
l d2 dmin
2 tan( / 2)
—顶锥角，取10°-12°。
4、计算步骤 ■设计性计算
根据已知条件，选择喷管外形并确定几何尺寸。 ■校核性计算
工程热力学体系）气体及蒸汽的流动
第七章气体及蒸汽的流动思考、判断、证明、简答题(1) 流动过程中摩擦是不可避免的，研究定熵流动有何实际意义和理论价值。
解：实际流动过程都是不可逆的，势差、摩擦等不可逆因素都是不可避免的，而且不可逆因素的种类及程度是多种多样的。
因此，不可能直接从不可逆的实际流动过程的研究中，建立具有普遍意义的基本关系式。
流动问题的热力学分析方法，是暂且不考虑摩擦等不可逆因素，在完全可逆的理想条件下，建立具有普遍意义的基本关系式，然后，再根据实际工况加以修正。
“可逆”是纯理想化的假定条件。
采用可逆的假定，虽然是近似的，但也是合理的。
这不仅使应用数学工具来分析流动过程成为可能，而且，其分析结论为比较实际流动过程的完善程度，建立了客观的标准，具有重要的理论意义和实用价值。
(2) 喷管及扩压管的基本特征是什么？解：不能单从变截面管道的外形，即不能单从截面变化规律，来判断是喷管还是扩压管。
一个变截面管道，究竟是喷管还是扩压管，是根据气流在管道中的流速及状态参数的变化规律来定义的。
使流体压力下降、流速提高的管道称为喷管；反之，使流体压力升高、流速降低的管道称为扩压管。
对于喷管必定满足下列条件：d c＞0；d p＜0；d v＞0；d h＜0对于扩压管则必定满足：d c＜0；d p＞0；d v＜0；d h＞0(3) 在变截面管道中的定熵流动，判断d v/v与d c/c究竟是哪个大的决定因素是什么？解：连续方程的微分关系式为d A/A=d v/v -d c/c上式表明通道截面的相对变化率必须等于比容相对变化率与流速相对变化率之差值，否则就会破坏流动的连续性。
例如，当d v/v＞d c/c时，气体的膨胀速率大于气流速度的增长率，这时截面积必须增大，应当有d A/A＞0，否则就会发生气流堵塞的现象。
同理，当d v/v＜d c/c时，必须有d A/A＜0，否则就会出现断流的现象。
显然，如果破坏了流动的连续性，也就破坏了流动的稳定性。
所以，稳定流动必须满足连续方程。
工程热力学第7章答案
m=3.48 吨/小时
7-10 水蒸气进入汽轮机时 p1=10MPa，t1=450℃，排出汽轮机时 p2=8kPa，假设蒸汽在汽 轮机内的膨胀是可逆绝热的，且忽略入口和出口的动能差，汽轮机输出功率为 100MW，求
3
第 7 章 水蒸气
解：
已知： X = 0.8 s' = 0.45kJ / kg ⋅ K γ = 1600kJ / kg T = 200 + 273 = 473K
sx
=
s '+
X
⋅γ T
=
0.45 + 0.8× 1600 473
= 3.156kJ
/(kg ⋅ K )
5kg 工质的熵 S = m ⋅ sx = 5× 3.156 = 15.78kJ / K
p1=0.40MPa 时， v//=0.46246m3/kg p1=0.41MPa 时， v//=0.45184m3/kg 采用内插法得 p2=0.40166MPa，h2=h//=2738.68 kJ/kg t2=ts=143.79℃
u2=h2-p2v2=2738.68-0.40166 × 103 × 0.4607=2553.64 kJ/kg
∴湿饱和状态 x = h − h ' = 1134.3 − 417.5 = 31.78% h ''− h ' 2675 − 417.5
s''= 7.359kJ / kg ⋅ K
s'= 1.303kJ / kg ⋅ K
sx = 1.303 + 0.3178× (7.359 −1.303) = 3.228kJ / kg ⋅ K
工程热力学复习参考题-第七章
第七章 气体流动一、 选择题1.连续性方程 ............................. D A ．只适用于理想气体不适用于水蒸气 B ．只适用于绝热过程，不适用于其他过程 C ．只适用于可逆过程，不适用于不可逆过程 D ．只要是稳定流动都适用2.所谓亚音速流动是指流动的马赫数.......................... CA ．Ma=1B ．Ma>1C ．Ma<1D ．Ma ≤13.流体在喷管中沿流动方向，马赫数 .................C D A ．先减小后增大。
B ．先增大后减小。
C ．在渐缩部分增大。
D ．在渐扩部分增大。
4.工质进入喷管速度低于声速，要求出喷管速度高于声速应使用 C D A ．渐缩管。
B ．渐放管。
C ．缩放管。
D ．拉伐尔管。
5.气流在渐缩型喷管中流动时，不可能出现 的情况。
... DA ．Ma<1B ．Ma ≤1C ．Ma=1D ．Ma>16.工质在渐缩喷管出口已达临界状态。
若在入口参数不变的条件下，再降低背压，其出口处 ............................................... C A ．比容增加，流量增加 B ．比容减少，流量减少 C ．比容不变，流量不变 D ．比容不变，流量增加7.对确定的工质而言，临界速度............................ A D A ．只决定于工质的初状态。
B ．只决定于喷管的背压。
C ．只决定于喷管的管型。
D ．只决定于工质的滞止参数。
8.其它条件不变的情况下在渐缩喷管出口端截去一段后， c A ．流速增加、流量增加。
B ．流速减少、流量增加。
C ．流速不变、流量增加。
D ．流速增加、流量减少。
9.用温度计测量管道内高速流动的气体温度，所测的稳定T 将 C A ．等于真实温度 B ．小于真实温度 C ．等于滞止温度 D ．大于滞止温度10.方程A dA +c dc -vdv=0， .................................. ABCA ．不适用于非稳定流动。
工程热力学 课后习题答案 可打印 第三版 第七章
第七章 水蒸气
时放出热量。这些热量为冷却水所吸，因此冷却水离开冷凝器时的温度高于进入时的温度。 设冷却水进入冷凝器时的温度为 10℃，离开时温度 为 18℃，求冷却水每小时的流量（T/h） 。冷却水在 管内流动，乏汽在管壁外凝结。如图所示。管子通 常用黄铜管，大型冷凝器中装有数千根黄铜管。 解： 已知 P=20000kW，d=1.32×10-6kg/J，故每 小时耗汽量 D=P×3600×d =2×107kJ/s×3600s×1.32×10-6kg/J =9.52×104kg 乏汽状态 p2 = 0.004MPa、x2 = 0.9 ，查表得 0.004MPa 时 汽化潜热 r = 2432.2kJ/kg ， 故每 kg 乏汽凝结为饱和水时放出热量
7-2 湿饱和蒸汽，x=0.95、 p = 1MPa ,应用水蒸表求 ts、h、u、v、s，再用 h-s 图求上述参数。 解： 利用饱和水和饱和水蒸气表：
p = 1.0MPa
t s = 179.916 ℃
v′ = 0.0011272m3 / kg
h′′ = 2777.67kJ/kg ；
v′′ = 0.19438m 3 / kg ； h = 762.84kJ/kg
p = 2.0MPa 、 t1 = 350°C ， t2 = 40°C 查未饱和水和过热蒸汽表，得
h1 = 3136.2kJ/kg 、 h2 = 169.27kJ/kg
每生产 1kg 蒸汽需要吸入热量
94
第七章 水蒸气
q = h1 − h2 = 3136.2kJ/kg − 169.27kJ/kg = 2966.93kJ/kg
解： 由 h-s 图查得
h1 = 2706kJ/kg、t1 = 212.5 o C、v1 = 0.095m3 / kg、s1 = 6.144kJ/(kg ⋅ K)； h2 = 2861kJ/kg、t2 = t1 = 212.5 o C、v2 = 0.215m3 /kg m
工程热力学课后题答案
答案
第三章理想气体及其混合物
1.把 压送到体积为 的贮气罐内。压送前贮气罐上的压力表读数为 ，温度为 ，压送终了时压力表读数为 ，温度为 。试求压送到罐内的 的质量。大气压力为 。
4.锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。若已知斜管倾角 ，压力计中使用 的煤油，斜管液体长度 ，当地大气压力 ，求烟气的绝对压力（用 表示）解：
5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中 为压力表，读数为 ， 为真空表，读数为 。若当地大气压 ，求压力表 的读数（用 表示）
解
由
2.体积为 的某钢性容器内盛有了 的氮气。瓶上装有一排气阀，压力达到 时发门开启，压力降到 时关闭。若由于外界加热的原因造成阀门开启，问：
(1)阀门开启时瓶内气体温度为多少？
(2)因加热造成阀门开闭一次期间瓶内氮气失去多少？设瓶内空气温度在排气过程中保持不变。
答案（1） ℃；（2）
3.氧气瓶的容积 瓶中氧气的表压力为 。问瓶中盛有多少氧气？若气焊时用去一半氧气，温度降为 ，试问此时氧气的表压力为多少（当地大气压力 ）
解
10.在体积为 的钢性容器内装有氮气。初态表压力为 ，温度为 ，问应加入多少热量才可使氮气的温度上升到 ？其焓值变化是多少？大气压力为 。
(1)按定值比热容计算；
(2)按真实比热容的多项式计算；
(3)按平均比热容表计算；
(4)按平均比热容的直线关系式计算。
解
（1）
（2）查得
（3）查得
（4）查得
高等工程热力学——第七章
第七章实际气体状态方程7—1气体分子之间的作用力实际气体的区分实际气体的状态不符合关系的主要原因是，由于理想气体的模型和状态方程，是在假定气体分子不占有容积，气体分子之间没有相互作用力的基础上建立的。
而实际气体分子却占有容积，并且分子间有相互作用力，这使得实际气体不能完全符合理想气体状态方程。
范德瓦尔斯引力：气体分子相距较远时相互吸引，相距很近时相互排斥。
分子间引力主要包括三个方面：即静电力、诱导力和色散力。
①静电力（葛生力）指分子的永久偶极矩间的相互作用。
1912年葛生提出，范德瓦尔斯引力就是极性分子的偶极矩间的引力，作用力的大小和性质与它们的相对方向相关。
当两个偶极矩方向相同时，相互作用势能为负，并达到最小值；当两个偶极矩的方向相反时，相互作用势能为正，并达到最大值。
如果、在各种相对方向出现的几率相同，则相互作用平均势能=0.然而，按照波尔兹曼分布定律，温度越低，和在低势能的相对方向出现的可能性越大，因此对各种方向加和后，平均静电相互作用势能0，而是式中r为两偶极矩的中心距离，k为波尔兹曼常数。
②诱导力（拜得力）是指被诱导的偶极矩与永久偶极矩间的相互作用。
拜得注意到，一个分子的电荷分布受到其他分子电场的影响，因为提出诱导力。
永久偶极矩与被其诱导的偶极矩之间的相互作用为诱导作用。
诱导作用不仅发生在极性分子与非极性分子之间，也发生在极性分子和极性分子之间。
不同分子间的诱导相互作用势能为③色散力（伦敦力）是指诱导偶极矩之间的相互作用。
在某一瞬间，电子环绕核可以是非对称分布的，原子具有瞬时偶极矩，它产生的电场将会使邻近分子极化。
两个诱导偶极矩之间的相互作用表现为相互吸引，这就是色散作用。
色散力产生的相互作用势能可近似为式中是1、2的电离能，是它们的极化率，r是分子中心距离。
范德瓦尔斯引力的特性有：①它是存在于分子或原子间的一种作用力。
②它是吸引力，作用势能的数量级为0.41868-4.1868J/mol.③范德瓦尔斯引力的作用范围约为3-5*m.④范德瓦尔斯引力最主要的色散力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第七章 气体流动一、 选择题1.连续性方程 ............................. D A ．只适用于理想气体不适用于水蒸气 B ．只适用于绝热过程，不适用于其他过程 C ．只适用于可逆过程，不适用于不可逆过程 D ．只要是稳定流动都适用2.所谓亚音速流动是指流动的马赫数.......................... CA ．Ma=1B ．Ma>1C ．Ma<1D ．Ma ≤13.流体在喷管中沿流动方向，马赫数 .................C D A ．先减小后增大。
B ．先增大后减小。
C ．在渐缩部分增大。
D ．在渐扩部分增大。
4.工质进入喷管速度低于声速，要求出喷管速度高于声速应使用 C D A ．渐缩管。
B ．渐放管。
C ．缩放管。
D ．拉伐尔管。
5.气流在渐缩型喷管中流动时，不可能出现 的情况。
... DA ．Ma<1B ．Ma ≤1C ．Ma=1D ．Ma>16.工质在渐缩喷管出口已达临界状态。
若在入口参数不变的条件下，再降低背压，其出口处 ............................................... C A ．比容增加，流量增加 B ．比容减少，流量减少 C ．比容不变，流量不变 D ．比容不变，流量增加7.对确定的工质而言，临界速度............................ A D A ．只决定于工质的初状态。
B ．只决定于喷管的背压。
C ．只决定于喷管的管型。
D ．只决定于工质的滞止参数。
8.其它条件不变的情况下在渐缩喷管出口端截去一段后， c A ．流速增加、流量增加。
B ．流速减少、流量增加。
C ．流速不变、流量增加。
D ．流速增加、流量减少。
9.用温度计测量管道内高速流动的气体温度，所测的稳定T 将 C A ．等于真实温度 B ．小于真实温度 C ．等于滞止温度 D ．大于滞止温度10.方程A dA +c dc -vdv=0， .................................. ABCA ．不适用于非稳定流动。
B ．适用于可逆过程。
C ．只要是稳定流动。
D ．不适用于不可逆过程。
11.理想气体亚音速流经缩放喷管作充分膨胀时，参数变化是 ABCDA ．dp>0B ．dc>0C ． dv>0D ．dT<012.喷管流速计算公式C 2=1.41421h h 适用于 .............. ABCD A ．理想气体 B ．水蒸气 C ．可逆过程 D ．不可逆过程 13.渐缩喷管的背压p b 低于临界压力p cr 时， .................. BC A ．出口压力 p 2>p cr B ．出口压力p 2= p cr C ．出口气流马赫数Ma=1 D ．出口气流马赫数Ma<114.缩放喷管背压pb <pcr时， ABCDA．出口气流流速为超音速B．喉部截面气流为声速C．喉部气流压力为pcr D．出口气流压力为pb15.理想气体在喷管中作稳定可逆绝热流动时，............... ABDA．流速增大B．压力减少C．温度升高 D．比容增大16.影响理想气体在喷管中的临界流速大小的因素有............ ABA．流体的绝热指数 B．流体的滞止参数C．喷管管型 D．出口压力17.气体在喷管中因流动有摩擦阻力，会使喷管出口气体的CDA．焓值减少B．熵减少C．焓值增加D．熵增加18.理想气体绝热节流后........................... BA．p2>p1B．s2>s1C．T2>T1D．h2>h119.水的湿蒸汽经绝热节流后，................ ABCDA．压力下降B．温度降低C．干度增大D．焓值不变二、填空题1.在等熵稳定流动条件下，压力下降是使流速增加的力学条件。
2.马赫数Ma<1的气流进入渐缩喷管，其出口气流的马赫数不可能大于1。
3.气体在喷管中等熵流动时，如果背压大于临界压力，则应采用渐缩喷管。
4.气体在喷管中等熵流动时，如出口压力大于临界压力，则气流小于当地声速。
5.在流量相同条件下，工质在渐缩喷管中作有摩阻的绝热流动与可逆绝热流动相比，喷管出口的面积需增大。
6.300K、3Mpa的空气（＝0.2897）经绝热节流压力降为1.5Mpa,由于节流而引起的熵增为。
7.压力为1bar、温度为15℃的空气以400m/s的速度流动。
当空气绝热地完全滞止时，温度变为。
8.空气进入一只绝热的喷管时，压力为3bar，温度为200℃，速度为50m/s。
出口状态压力为2bar，温度为150℃。
可以推断喷管出口面积与进口面积之比A2/A1为。
9.空气绝热的流过一只渐缩喷管，入口的压力为1.8bar，温度为67℃，速度为40m/s。
出口的压力为1bar，速度为入口速度的六倍。
如果进口面积为100 cm2，那么喷管的出口面积为（cm2）。
10.空气进入透平时的状态为：6bar、740K，速度为120m/s。
出口状态压力为1bar，温度为450k，速度为220m/s。
当空气流过透平时散热量为15 KJ/Kg，进口截面为4.91 cm2。
该透平输出 kw的功率。
11.压力为40bar的水蒸气，经节流后压力为0.35bar，温度为120℃。
可以推断节流前的蒸汽是蒸汽。
12.压力为3.8MPa、焓为2805.5 kJ/kg的水蒸气，流过一只有很好绝热的节流阀，流出时压力为0.5MPa。
可以忽略进出口速度。
则出口温度为（℃）；压力为0.5MPa的过热蒸汽性质表13.水蒸气稳定的流过一根装有阀门的水平管道，阀门是部分开启的。
阀门上游水蒸气的压力和温度分别为30 MPa和480℃，阀门下游的压力为25MPa，忽略热交换，阀门节流使水蒸汽温度降低了（℃）。
压力为25MPa和30MPa的蒸汽性质表三、简述题1.气体在喷管中作稳定可逆绝热流动时，为什么气体速度增加时，必伴有压力下降？由dh＝du+pdv+vdp，对可逆绝热过程dq＝du+pdv＝0可得气体在喷管中作稳定可逆绝热流动时cdc＝－dh，cdc＝-vdp。
所以气体速度增加时，必伴有压力下降。
2.什么是喷管流动的力学条件？为什么力学条件是促使气体流速改变的必要条件？喷管入口截面上与出口出环境之间的压力条件是喷管流动的力学条件。
因为气体在喷管中作稳定可逆绝热流动时，由 h＝u+pv Δq＝du+pdv＝0 cdc＝-dh，可得cdc＝-vdp 即使气体速度增加（dc>0），必伴有压力下降（dp<0）。
3.什么是喷管的几何条件？为什么喷管的流动需要几何条件？喷管的几何特征称为流动的几何条件，因为根据喷管截面变化的规律：音速，超音速气流要增速，喷管截面应渐扩；亚音速气流要增速，喷管截面应减缩，如违背这一规律，则将不可能实现使用喷管所要达到的目的，所以喷管需要几何条件。
4.气流流过渐缩管时，其流速为什么不可能超过当地音速？因为要得到超音速气流必需要有渐扩部分，减缩喷管不具备这一几何条件，所以不可能超音速。
5.渐缩喷管出口气流的压力是否与背压相同？为什么？ 因为减缩喷管出口气流速度不可能超过音速，压力不可能降低比临界压力低，所以背压高于或等于临界压力时，减缩喷管气流出口压力可与背压相同；当背压低于临界压力时，出口气流压力只能降至临界压力而高于背压。
6.工质在既定的缩放喷管中作定熵流动，当入口参数不变时若降低背压，问其流量、出口速度是否会增加？为什么？不会增加。
因为入口参数喉部临界状态也就不会变，降低背压，流量保持此临界状态不变。
四、 计算题1.设一贮气器内盛有空气，其压力P 0＝0.4Mpa ，t 0＝20℃，经由渐缩喷管作定熵流动，流向压力为0.2642Mpa 的空间，渐缩喷管出口截面积为0.785cm 2,求喷管出口截面上的状态参数、射出速度和质量流量；若外界压力降为0.1Mpa ，求渐缩喷管的最大质量流量。
已知c p ＝1.004kJ/kg·K ，R g ＝287J/kg·K 。
【解】已知：p 0=0.4Mpa ，t 0=20℃；p b1=0.2642Mpa ；A 2=0.785cm 2；p b2=0.1Mpa （1）求临界压力：p cr =νcr p 0=0.2112Mpa（2）因为p cr <p b1，所以空气在渐缩喷管内可充分膨胀，出口压力p 2=p b1。
（3）计算出口截面状态参数： T 2=T 0(p 2/p 0)(k-1)/k =260.39K v 2=R g T 2/p 2=0.2829m 3/kg（4）出口流速c 2=[2000c p (T 0-T 2)]1/2=256.48m/s 质量流量q m =A 2c 2/v 2=0.0712kg/s（5）因为p cr >p b2，所以当外界压力降为p b2时，空气在喷管出口只能达到临界压力T cr =T 0νcr (k-1)/k =244.25K v cr =R g T cr /p cr =0.3319m 3/kg出口流速c cr =[2000c p (T 0-T cr )]1/2=303.58m/s质量流量q m,cr =A 2c cr /v cr =0.0718kg/s 为此渐缩喷管能达到的最大质量流量2.空气自贮气筒经喷管射出，筒中压力维持78.46×105Pa ，温度为15℃。
外界压力为0.9807×105Pa 。
若喷管的最小截面积为20mm 2,试求空气自喷管射出的最大流量。
若在上述条件下采用渐缩喷管或渐缩渐放喷管，其结果有何不同? 已知c p ＝1.004kJ/kg·K ，R g ＝287J/kg·K 。
【解】已知：p 1=7.846Mpa ，t 1=15℃；p 2=0.09807Mpa ；A min =20mm 2 （1）渐缩喷管：p cr =νcr p 0=4.143Mpa >p 2空气在渐缩喷管出口只能达到临界压力，无法膨胀到p 2 T cr =T 1νcr (k-1)/k =240.09K v cr =R g T cr /p cr =0.01663m 3/kg出口流速c cr =[2000c p (T 1-T cr )]1/2=310.66m/s质量流量q m,cr =A min c cr /v cr =0.3736kg/s 为此渐缩喷管能达到的最大质量流量 （2）渐缩渐放喷管：根据质量守恒原理，喷管各截面上的质量流量都等于临界流量，因此其质量流量与渐缩喷管相等。