工程热力学课后作业问题详解chapter9.docx
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工程热力学课后作业问题详解chapter9
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:
h1==1.01×293=296kJ/kg
h0=h1+
当c=100m/s时:
h0=301kJ/kg,T0==298K,=0.106MPa
当c=300m/s时:
h0=341kJ/kg,T0=337.6K,p0=0.158MPa
当c=500m/s时:
h0=421kJ/kg,T0=416.8K,p0=0.33MPa
当c=1000m/s时:
h0=796kJ/kg,T0=788.1K,p0=0.308MPa
9-2质量流量kg/s的空气在喷管作定熵流动,在截面1-1处测得参数值p1=0.3MPa,t1=200℃,c1=20m/s。
在截面2-2处测得参数值p2=0.2MPa。
求2-2截面处的喷管截面积。
解:
0.1584>0.2MPa
采用渐缩喷管。
c1=20m/s较小忽略。
因此2-2截面处是临界点
421K
0.6m3/kg
323m/s
0.00185m3
9-3渐缩喷管进口空气的压力p1=2.53MPa,t1=80℃,c1=50m/s。
喷管背压pb=1.5MPa。
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=1cm2,求质量流量。
解:
2.53=1.33<1.5MPa
没有到临界。
滞止温度:
=354.24K
滞止压力:
=2.56MPa
317.5m/s
=304K
0.058m3/kg
0.55m3/s
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=1.33MPa>pb
所以渐缩喷管进口截面压力p2=pc=1.33MPa
由定熵过程方程可得:
(按c1=0处理)
=294K
c2=a==344m/s
0.0634m3/kg
0.543m3/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p1=0.7MPa,t1=947℃,c1=0m/s。
喷管出口处的压力p2分别为0.5MPa及0.12MPa,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
0.7=0.37MPa 未到临界,选用渐缩喷管。 =1108K 474m/s 0.636m3/kg 6.7cm2 (2)p2=0.12MPa 0.7=0.37MPa>pb 选缩放喷管。 =737K 985m/s 1.76m3/kg 8.9cm2 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,p1=0.15MPa,t1=100℃;在截面2-2处,测得c2=171.4m/s,p2=0.14MPa。 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 0.71m3/kg 14.08kg/s (2)=1.22m3/kg 595K (3)3141kJ/s 9-7有p1=0.18MPa,t1=300℃的氧气通过渐缩喷管,已知背压pb=0.1MPa。 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=0.1MPa 0.18=0.1MPa=pb 出口为临界流速 416.7m/s 质量流量 =484K 1.26m3/kg 0.026kg/s 9-8空气通过一喷管,进口压力p1=0.5MPa,t1=600K,质量流量为1.5kg/s。 如该喷管的出口处压力为p2=0.1MPa,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=0.95,则喷管气体出口速度及出口截面积各为多少? 解: 0.5=0.264MPa>p2 所以应采用缩放喷管。 (1)出口流速: 0.6314 =378.8K 1.09m3/kg 667m/s =24.5cm2 (2)650m/s 390K 1.12m3/kg =25.8cm2 9-9某燃气p1=1MPa,t1=1000K,流经渐缩渐扩喷管。 已知喷管出口截面上的压力p2=0.1MPa,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cp=1kJ/(kg.K)。 求喷管的喉部截面积和出口截面积。 解: 进口流速c1=200m/s 20kJ/kg远小于燃气的进口焓=1000kJ/kg 忽略。 出口流速: 0.5436 =543.6K 955m/s 931m/s 566K =264.7kJ/(kg.K) 1.5m3/kg 出口截面积 =805cm2 (2)喉部流速: 0.535MPa =847.4K 552m/s 0.4193m3/kg 喉部截面积 =380cm2 9-10水蒸气压力p1=0.1MPa,t1=120℃以500m/s的速度流动,求其滞止焓、滞止温度和滞止压力。 解: p1=0.1MPa,t1=120℃时水蒸气焓 h1=2716.8kJ/kg,s1=7.4681kJ/(kg.K) 滞止焓 h0=h1+c2/2=2841.8kJ/kg 查表得 p0=0.19MPa t0=185.7℃ 9-11水蒸气的初参数p1=2MPa,t1=300℃,经过缩放喷管流入背压pb=0.1MPa的环境中,喷管喉部截面积20cm2。 求临界流速、出口速度、质量流量及出口截面积。 解: h1=3023kJ/kg,s1=6.765kJ/(kg.K) pc=0.546×2=1.092MPa hc=2881kJ/kg,vc=2.0m3/kg h2=2454kJ/kg,v2=1.53m3/kg cc=532.9m/s c2=1066.7m/s 质量流量 0.533kg/s =76.4cm2 9-12解: h1=3231kJ/kg, 节流后s=7.203kJ/(kg.K) h2=3148kJ/kg,v2=0.2335m3/kg pb/p>0.546 渐缩喷管 c2=407.4m/s 0.35kg/s 9-13解: 查表得 h2=2736kJ/kg 由p1=2MPa等焓过程查表得 x1=0.97 t1=212.4℃ 43.4K/MPa 9-14解: 查表得: h1=3222kJ/kg h2=3066kJ/kg c2=558.6m/s =519m/s 动能损失: 21kJ/kg 9-15解: 0.199kJ/(kg.K) (理想气体的绝热节流过程温度相等) 用损 =59.7kJ/kg 9-16解: 由得 355K =337m/s 9-17
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- 工程 热力学 课后 作业 问题 详解 chapter9