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.............................DA．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．Ma1C．Ma1D．Ma≤13.流体在喷管中沿流动方向，马赫数.................CDA．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CDA．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．Ma1B．Ma≤1C．Ma=1D．Ma16.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...............................................CA．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............................ADA．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，cA．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CA．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AdA+cdc-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．dp0B．dc0C．dv0D．dT012.喷管流速计算公式C2=1.41421hh适用于..............ABCDA．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pb低于临界压力pcr时，..................BCA．出口压力p2pcrB．出口压力p2=pcrC．出口气流马赫数Ma=1D．出口气流马赫数Ma114.缩放喷管背压pbpcr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pcrD．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．p2p1B．s2s1C．T2T1D．h2h119.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Ma1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100cm2，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15KJ/Kg，进口截面为4.91cm2。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2805.5kJ/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t（℃）V(m3/kg)h(kJ/kg)s(kJ/kgK)1600.383582767.26.86471700.394122789.66.91601800.404502811.76.96511900.414742833.47.01262000.424872854.97.058513.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30MPa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25MPa30MPat（℃）V(m3/kg)h(kJ/kg)s(kJ/kgK)V(m3/kg)h(kJ/kg)s(kJ/kgK)4500.0091662950.55.67540.0067362822.15.44334600.0096052998.95.74180.0071892884.65.52924700.0100153043.85.80260.0076012940.55.60494800.0104023085.95.85900.0079822991.65.67324900.017703125.95.91170.0083393038.95.7356三、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+pvΔq＝du+pdv＝0cdc＝-dh，可得cdc＝-vdp即使气体速度增加（dc0），必伴有压力下降（dp0）。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P0＝0.4Mpa，t0＝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0.785cm2,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cp＝1.004kJ/kg·K，Rg＝287J/kg·K。【解】已知：p0=0.4Mpa，t0=20℃；pb1=0.2642Mpa；A2=0.785cm2；pb2=0.1Mpa（1）求临界压力：pcr=νcrp0=0.2112Mpa（2）因为pcrpb1，所以空气在渐缩喷管内可充分膨胀，出口压力p2=pb1。（3）计算出口截面状态参数：T2=T0(p2/p0)(k-1)/k=260.39Kv2=RgT2/p2=0.2829m3/kg（4）出口流速c2=[2000cp(T0-T2)]1/2=256.48m/s质量流量qm=A2c2/v2=0.0712kg/s（5）因为pcrpb2，所以当外界压力降为pb2时，空气在喷管出口只能达到临界压力Tcr=T0νcr(k-1)/k=244.25Kvcr=RgTcr/pcr=0.3319m3/kg出口流速ccr=[2000cp(T0-Tcr)]1/2=303.58m/s质量流量qm,cr=A2ccr/vcr=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20mm2,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cp＝1.004kJ/kg·K，Rg＝287J/kg·K。【解】已知：p1=7.846Mpa，t1=15℃；p2=0.09807Mpa；Amin=20mm2（1）渐缩喷管：pcr=νcrp0=4.143Mpap2空气在渐缩喷管出口只能达到临界压力，无法膨胀到p2Tcr=T1νcr(k-1)/k=240.09Kvcr=RgTcr/pcr=0.01663m3/kg出口流速ccr=[2000cp(T1-Tcr)]1/2=310.66m/s质量流量qm,cr=Aminccr/vcr=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。3.空气流经缩放喷管作定熵流动。已知进口截面参数为p1＝0.6MPa，t1＝600℃，c1＝120m/s，出口截面压力p2＝0.10135MPa，质量流量m＝5kg/s。求喷管出口截面上的温度t2,比容v2,流速c2以及出口截面积A2,并分别计算进、出口截面处的当地声速。说明喷管中气体流动的情况。设cp＝1.004kJ/(kg·K)，k＝1.4。【解】已知：p1=0.6Mpa，t1=600℃，c1=120m/s；p2=0.10135Mpa；qm=5kg/s（1）由于是定熵流动，因此出口温度T2=T1(p2/p1)(k-1)/k=525.32Kv2=RgT2/p2=1.4876m3/kg（2）由稳定流动能量方程h1+c12/2=h2+c22/2，h1=cpT1，h2=cpT2，得到c2=[c12+2000cp(T1-T2)]1/2=844.3m/s（3）由qm=A2c2/v2，得到A2=qmv2/c2=0.00881m2=88.1cm2（4）进口声速α1=(kRgT1)1/2=592.31m/s出口声速α2=(kRgT2)1/2=459.43m/s（5）气体进入喷管时为亚声速，在喷管喉部达到临界，出口状态为超声速。4.空气流经渐缩喷管作定熵流动。已知进口截面上空气参数为p1＝0.6MPa，t1＝700℃，c1＝312m/s，出口截面积A2＝30