工程热力学习题解答-5VIP免费

第五章气体的流动和压缩第五章气体的流动和压缩思考题1.既然对有摩擦和无摩擦的绝热流动都适用，那么摩擦损失表现在哪里呢?答：对相同的压降（）来说，有摩擦时有一部分动能变成热能，又被工质吸收了，使h增大，从而使焓降()减少了，流速C也降低了（动能损失）。对相同的焓降()而言，有摩擦时，由于动能损失（变成热能），要达到相同的焓降或相同的流速C，就需要进步膨胀降压，因此，最后的压力必然降低（压力损失）。2.为什么渐放形管道也能使气流加速?渐放形管道也能使液流加速吗?答：渐放形管道能使气流加速—是对于流速较高的超音速气流而言的，由可知，当时，若，则必，即气体必为超音速气流。超音速气流膨胀时由于（V--A）而液体，故有，对于渐放形管有，则必，这就是说，渐放形管道不能使液体加速。3.在亚音速和超音速气流中，图5-15所示的三种形状的管道适宜作喷管还是适宜作扩压管?图5-15答：可用方程来分析判断a)时当时，必，适宜作喷管当时，必，适宜作扩压管b)时当时，必，适宜作扩压管当时，必，适宜作喷管c)当入口处时，在段；在喉部达到音速，继而在段成为超音速气流，故宜作喷管（拉伐尔喷管）当入口处时，在段，；在喉部降到音速，继而在成为亚音速气流，故宜作扩压管（缩放形扩压管）。4.有一渐缩喷管，进口前的滞止参数不变，背压（即喷-1-(a)(b)(c)第五章气体的流动和压缩管出口外面的压力）由等于滞止压力逐渐下降到极低压力。问该喷管的出口压力出口流速和喷管的流量将如何变化?答：如右图所示分三种情况来分析1)当背压时，随流速，流量，2)当背压时，，流速，流量3)当背压时，，，5.有一渐缩喷管和一缩放喷管，最小截面积相同，一同工作在相同的滞止参数和极低的背压之间（图5-16）。试问它们的出口压力、出口流速、流量是否相同?如果将它们截去一段（图中虚线所示的右边一段），那么它们的出口压力、出口流速和流量将如何变化?图5-16答：1）（a)、（b)两喷管在截去一段之前有如下结果：（a)是渐缩喷管，出口只能达到临界状态，其出口处于临界状况即有，，（b)是缩放喷管，可以得到超音速流动，其出口必处于超音速状态，有，，（ 相同的喉部面积和参数）2）（a)、（b)两喷管在图中所示位置各截去一段后：（a)截后仍是渐缩喷管，，，（因为出口面积增大了）（b)截后仍是缩放喷管，，（因为喉部面积和参数未变）习题5-1用管道输送天然气（甲烷）。已知管道内天然气的压力为4.5MPa，温度为295K、流速为30m/s，管道直径为0.5m。问每小时能输送天然气多少标准立方米?[解]：-2-(a)(b)第五章气体的流动和压缩或5-2温度为750℃、流速为550m/s的空气流，以及温度为20℃、流速为380m/s的空气流，是亚音速气流还是超音速气流?它们的马赫数各为若干?已知空气在750℃时0=1.335；在20℃时0=1.400。[解]：依音速公式(5-9)可得：因而是亚音速气流因而是超音速气流5-3已测得喷管某一截面空气的压力为0.3MPa、温度为700K、流速为600m/s。视空气为定比热容理想气体，试按定比热容和变比热容（查表）两种方法求滞止温度和滞止压力。能否推知该测量截面在喷管的什么部位?[解]：1)按定比热容计算，空气可认为是理想气体,由(5-24)式和(5-25)式可得：2)按变比热容查表计算a)按平均比热计算，由700K查附表3-3-第五章气体的流动和压缩b)按比热经验公式计算，由附表2查得空气经验公式为要判断所测截面位置必先判断其流速是否超音速所以属于超音速流动，所用喷管必为缩放形喷管，可以为所测截面一定是喉部截面之后。( 在喉部截面之前不能超音速)5-4压缩空气在输气管中的压力为0.6MPa、温度为25℃，流速很小。经一出口截面积为300mm2的渐缩喷管后压力降为0.45MPa。求喷管出口流速及喷管流量(按定比热容理想气体计算，不考虑摩擦,以下各题均如此)。[解]：喷管流速可由(5-17)式求得：由连续方程可知，要求，必先求-4-第五章气体的流动和压缩对理想气体：等熵流动：所以也可以如下求得：对等熵流动：所以同样可得：5-5同习题5-4。若渐缩喷管的背压为0.1MPa，则喷管流量及出口流速为若干?[解]：因为此时已达临界状态所以此时的流量为临界流量可由(5-22)式求得：【（去掉1）】或由计算-5...