工程热力学课后作业答案(第九章)第五版

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?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==1.01×293=296kJ/kg cT11p 2ch=h+ 012 当c=100m/s时: kTh00k,1h=301 kJ/kg，T,,298K，,0.106 MPa pp,()0001cTp1当c=300m/s时: h=341 kJ/kg，T,337.6K，p= 0.158MPa 000 当c=500m/s时: h=421 kJ/kg，T,416.8K，p= 0.33MPa 000 当c=1000m/s时: h=796 kJ/kg，T,788.1K，p= 0.308MPa 000 ，m,19-2质量流量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= 0.3MPap，1 t1,200?，c1=20m/s。在截面2-2处测得参数值p,0.2MPa。求2-2截面处的喷管截面积。 2 0.1584>0.2 MPa 解:p,,p1,0.528，0.3,c 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,1p2k421K TT,1(),2p1 RT23v2,,0.6m/kg P2 k,1kRTp212kc2,[1,()],323m/s kp,11 v2，m3f2,,0.00185m c2 9-3渐缩喷管进口空气的压力= 2.53MPap，t1,80?，c1=50m/s。喷管背压p= 1.5MPa。求1b2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，求质量流量。 p,,p1,0.528，解: 2.53=1.33<1.5 MPa c 没有到临界。 滞止温度: 2c1T0T1,，,354.24K 2cp kT0k,1滞止压力:,2.56 MPa pp0,1()T1 k,1kRTp202kc2,[1,()],317.5 m/s kp,10 k,1p2k,304K TT2,1()p1 RT23v2,,0.058 m/kg P2 f2c23m,,0.55 m/s v2 9-4如上题喷管背压pb= 0.1MPa。求喷管出口的气流速度及质量流量, 解:2.53=1.33 MPa >p p,,p1,0.528，bc 所以渐缩喷管进口截面压力p2,p,1.33 MPa c 由定熵过程方程可得:(按c1,0处理) k,1p2k,294K TT2,1()p1 KRT2c2,a,,344 m/s RT23v2,,0.0634 m/kg P2 f2c23m,,0.543 m/s v2 9-5空气流经喷管作定熵流动，已知进口截面上空气参= 0.7MPa数p，t1,947?，c1=0m/s。1 ，m,0.5喷管出口处的压力p2分别为0.5 MPa及0.12 MPa，质量流量均为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)p2,0.5MPa p,,p1,0.528，0.7=0.37 MPa pp,,p1,0.528，b c 选缩放喷管。 k,1p2k,737K TT2,1()p1 2kRc2,[T1,T2],985 m/s k,1 RT23v2,,1.76 m/kg P2 v2，m2f2,,8.9cm c2 9-6空气流经一断面为0.1m2的等截面通道，在截面1-1处测得c1=100m/s= 0.15MPa，p，1 t1,100?;在截面2-2处，测得 c2=171.4m/s，p,0.14MPa。若流动无摩擦损失，求(1)2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 RT13v1,,0.71 m/kg P1 fc1m,,14.08 kg /s v1 fc20.1，171.43v2,,(2),1.22 m/kg m14.08 p2v2T2,,595K R q,mc,t,(3)3141kJ/s p 9-7有p= 0.18MPa，t1,300?的氧气通过渐缩喷管，已知背压p= 0.1MPa。喷管出口直径1bd2=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: p2,0.1 MPa p,,p1,0.528，0.18=0.1 MPa =pb c 出口为临界流速 kc,2RT1,416.7 m/s ck，1 质量流量 k,1p2k,484K TT2,1()p1 RT231.26 m/kg v2,,P2 fc0.026 kg /s m,,v2 ，m,9,8空气通过一喷管，进口压力p= 0.5MPa，t1,600K，质量流量为1.5kg/s。如该喷管1 的出口处压力为= 0.1MPap，问应采用什么型式的喷管,如不考虑进口流速影响，求定熵2 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,0.95， 则喷管气体出口速度及出口截面积各为多少, 解:0.5=0.264 MPa >p p,,p1,0.528，2c 所以应采用缩放喷管。 (1)出口流速: k,1p2k0.6314 (),p1 k,1p2k,378.8K TT2,1()p1 RT32v,,1.09 m/kg 2P2 k,1kRTp212kc,[1,()],667m/s 2kp,11 mv22f,,24.5cm c2 '(2)650 m/s c,,c,22 '390 K T,T1,,(T1,T2),2 'RT'23v,,1.12 m/kg 2P2 'mv22f,,25.8cm 'c2 9-9某燃气p= 1MPa，t1,1000K，流经渐缩渐扩喷管。已知喷管出口截面上的压力=0. p12 ，m,1MPa，进口流速c1,200m/s，喷管效率η,0.95，燃气的质量流量50kg/s，燃气的比 热k,1.36，定压质量比热c,1kJ/(kg.K)。求喷管的喉部截面积和出口截面积。 p 解:进口流速c1,200m/s 2c120 kJ/kg远小于燃气的进口焓,1000 kJ/kg ,cT1p2 忽略。 出口流速: k,1p2k0.5436 (),p1 k,1p2k,543.6K TT2,1()p1 955m/s c,44.72c(T1,T2),2p'931 m/s c,,c,22 '566 K T,T1,,(T1,T2),2 k,1R,c,264.7 kJ/(kg.K) pk 'RT'32v1.5 m/kg ,,2P2 出口截面积 'mv22f,,805cm 'c2 (2)喉部流速: p,,p,,0.535 MPa c1 k,1 k,847.4K T,T1,c c,kRT),552m/s cc RTc3v,,0.4193 m/kg cPc 喉部截面积 'mvc2f,,380cm 'cc 9-10水蒸气压力p= 0.1MPa，t,120?以500m/s的速度流动，求其滞止焓、滞止温度和11 滞止压力。 解:p= 0.1MPa，t,120?时水蒸气焓 11 h=2716.8 kJ/kg，s1=7.4681 kJ/(kg.K) 1 滞止焓 2h= h+c/2=2841.8 kJ/kg 01 查表得 p=0.19 MPa 0 t=185.7? 0 9-11水蒸气的初参数p= 2MPa，t,300?，经过缩放喷管流入背压= 0.1MPap的环境中，11b2喷管喉部截面积20cm。求临界流速、出口速度、质量流量及出口截面积。 解:h=3023 kJ/kg，s1=6.765 kJ/(kg.K) 1 p= 0.546×2=1.092 MPa c3h=2881 kJ/kg，v=2.0 m/kg cc3h=2454 kJ/kg，v=1.53 m/kg 22c=532.9 m/s 44.72h,h,c1cc=1066.7 m/s 44.72h,h,212质量流量 fccminm0.533 kg /s ,,vc mv22f,,76.4cm 2c2 9-12解:h=3231 kJ/kg， 1 节流后s=7.203 kJ/(kg.K) 3h=3148 kJ/kg，v=0.2335 m/kg 22p/p>0.546 b 渐缩喷管 c=407.4 m/s 44.72h,h,212 fc2,,m0.35 kg /s v2 9-13解:查表得 h=2736 kJ/kg 2 由p= 2MPa等焓过程查表得 1 x1,0.97 t1=212.4? t2t1130212.4,,,,,,43.4K/MPa j6p2p1(0.12)10,,， 9-14解:查表得:h=3222 kJ/kg 1 h=3066 kJ/kg 2 c=558.6 m/s 44.72h,h,212 ' ,519 m/s c,,c22 动能损失: 2c2221 kJ/kg (1,,),2 vT22,s,cln，Rln,9-15解:0.199 kJ/(kg.K) vTv11(理想气体的绝热节流过程温度相等) 用损 ,59.7 kJ/kg ,e,h1,h2，T0(s1,s2),T0,sx 229-16解:由cT1，c/2,cT2，c/2得 pp12 p2k/(k,1)TT355K 2,1(),p1 2,337m/s c1,2c(T2,T1)，c/2p2