華北電力大學(xué)工程熱力學(xué)考研必做題5

1、代入式Cp0/TvpcpcvTTTIpIv22T vP=TTA* b)22 3TRgVRgTv3 2a(v b)2RgTv3 2a(v b)2即可得cp-cV的表達式Pv T亡vT八據(jù)式2C/T Pv TT v表明比定容熱容不隨比體積變化，這與實際情況不符， 說明范德瓦爾方程并不能準確的描述實際氣體的這方面的性質(zhì)。第七章 水蒸氣例：用溫度為500K的恒溫熱源加熱1atm的飽和水，使之定壓汽化為100o c的飽和干蒸汽，求：1 ）該過程中工質(zhì)的熵變?nèi)绾斡嬎?）過程中熵流和熵產(chǎn)。據(jù)表0.1MPatss 1.3028J/kgh417.5299.634 C 時r 2257.6 k%gs 了.358%

2、k2675.14 %ghhh 2257.61.3028 6.0561 kJ kg K22 q1 dq rki /orsR6.0561 J“1 T RTsTs/kg K22 CpdTvorsds dp11tT11 p因為飽和水汽化過程d ps dp 0且cpdTqs s 7.3589s1）查表s ：ds ：半 T 6561kJkg K2)由閉口系熵方程s sfSgSfsgs Sfs 2 q qOf1熱熱源 T熱源T熱源6.0561 4.5152 1.5409kJ kg K雲(yún) 4-52kJkg K例：冷凝器中，蒸汽壓力為 4kPa, x=，v 試求vx，hx， sx的值；若此蒸汽凝結(jié)為水, 試求其

3、容積變化。解：查飽和蒸汽表 2 p=hs0.0010041 聽9121.3kJkgO.4221% kv 34.796吵 h 2553.45kJ kg s 84725 kJ kg K相對容積變化率Vx33.06332931v 0.001004vxSxhxx sx hxv 33.063 m kg xs 80721 kJ kg Kxh 2432.55第八章氣體和蒸汽的流動例：空氣進入噴管時流速為300m/s，壓力為，溫度 450K,噴管背壓pb=,求：噴管的形狀，最小截面積及出口流速。cp=1004J/kg - k, Rg=287J/kg -k解：由于cf1=300m/s，所以應(yīng)采用滯止參數(shù)2Cf1

4、 h0h12滯止過程絕熱ToTi91- 450 300494.82 K2Cp2 10041.4T0 r494.82 mp0 p1 -0.5 0.697MPaT1450pcrCRP0pcrcr p0 0.528 0.697 0.368MPapb 0.28MPa Per所以采用縮放噴管注：若不考慮ef1，貝V pcr= er p1= =pb應(yīng)采用收縮噴管，p2=pb=p喉pcr 0.368MPap2 pb 0.28MPaTcrT0PerPo0cr11.4_1494.82 0.52814412.29KVcrpcrRgT 287 412.29 0.3215%0.368 106ccrRgTcrJ1.4

5、287 412.29 407.01呎orCp T0Tcr2 1004 494.82 412.29407.08m/sT2To1P2P00.40.28 14494.82 381.32K0.697cf2 寸2 h0J2 10004 494.82 381.32477.4例：滯止壓力為，滯止溫度為350K的空氣，可逆絕熱流經(jīng)一收縮噴管，在噴管截面積為x 10-3m2處，氣流馬赫數(shù)為。若噴管背壓為，試求噴管出口截面積解：在截面A處：一cfA 2 h0hA2cp T0TA蘭 T0 TacRgTAi2-Rg1 T0Ta、RgTA1 TA1A2。To 350KTa 326.49 KPa P0 TA I 0VAP

6、aRgTA 287 3269 0.1837%0.510 106ACfA26 10 3 21732 3.08kgsVa0.1837s出口截面處：Percr P0 0.528 0.65 0.3432MPa Pb 0.30MPaP2 Per 0.3432MPa1.4 1T2 T0 P2350P00.3432 x0.65291.62KRgT2287 291.62V2P23432000.2439吵CfAM a c 0.6RgTA0.6 Jl.4 287 326.49 217.32 少1.41326.49 1410.650.510MPa350據(jù)噴管各截面質(zhì)量流量相等，即qm qm, 2A qmv23.08

7、 0.24393.08 0.2439Cf 2/Rgj 1.4287dT0 T2一 350 291622.2 10 3m2絕熱滯止定義：氣流掠過物體表面時，由于摩擦、撞擊等使氣體相對于物體的速度降低為零的現(xiàn) 象稱為滯止現(xiàn)象。滯止發(fā)生時氣體的溫度及壓力都要升高，致使物體的溫度及受力狀況受到影響。忽略滯止過程中的散熱，則可認為過程為絕熱滯止過程。絕熱滯止狀態(tài)下氣體的狀態(tài)參數(shù)稱為絕熱滯止參數(shù)或簡稱為滯止參數(shù)。1 2Cf 0, h 血 A 嚴 d因此也稱總焓。T0 T1 2CCp|T0P0Pi TT1RgT0V00水蒸氣可見，絕熱滯止焓等于絕熱流動中任一位置氣體的焓和流動動能的總和，理想氣體、定比熱時的

8、滯止參數(shù):絕熱滯止溫度:h2hCf12s0s其他狀態(tài)參絕熱滯止時氣體的溫度稱為絕熱滯止溫度，用T0表示，當比熱容為定值時，由焓和溫度的關(guān)系，可得2T。T f T（1 Ma2）2Cp2可見，cfTO f。因而，當設(shè)計在高速運動的裝置時和測量高速氣流的溫度時，必須考慮氣體的滯止溫度的影響。歸納：1）壓差是使氣流加速的基本條件，幾何形狀是使流動可逆必不可少的條件;2）氣流的焓差（即技術(shù)功）為氣流加速提供了能量；3）收縮噴管的出口截面上流速小于等于當?shù)匾羲伲?）拉法爾噴管喉部截面為臨界截面，截面上流速達當?shù)匾羲?，v5）背壓pb未必等于p2。（背壓（back pressure） pb是指噴管出口截面外工

9、作環(huán)境的壓力。正確設(shè)計的噴管其出口截面上壓力p2等于背壓 pb,但非設(shè)計工況下 p2未必等于 pb ）例：有一儲氣柜內(nèi)有初溫t1=100 c,壓力為p仁的氫氣。氫氣經(jīng)漸縮噴管流入背壓pb=的外界，設(shè)噴管的出口截面積A2=20mm2試求：1 ）氫氣外射的速度及流量；2 ）若初始條件不變，噴管不變，氫外射入大氣，求外射時的流速及流量。（已知氫氣 Rg=kg- k, cp=kg k）解：1）首先確定p2Percr Plc LCCc LcrrPb Perp2pb3.9MPa4.9 0.5282.5872MPaH2Hb11.4 1T2p2T；100 2733.9 14373 o.7960.286p14.

10、9349.4Kcf2 .2 h1 h2. 2cp T1 T22 14.32 373 349.426.08嘆3=822 m/s (x 10 )A2Cf 2qm220 10 6 822RgT2 / P22)確定p2,由于pb=pcrP220 10 6 822 0.04460.124 349.439 10 pcr 2.587MPaT2亠亠 0.286373 cr310.7KCf 2;2Cp T1T22 14.32 103 373 310.71335.8RgT24124 310.7qm50.495P225.87 105A2Cf2 20 106 1335.8 0.0544V20.495思考題1聲速取定于

11、哪些因素2為什么漸縮噴管中氣體的流速不可能超過當?shù)芈曀?試從氣流狀態(tài)變化的性質(zhì)說明噴管截面變化的規(guī)律。你認為用于使液體加速的噴管 需要采用縮放形嗎4對于亞聲速氣流和超聲速氣流，漸縮形、漸放形、縮放形三種形狀管子各可作為噴 管還是擴壓管5無論可逆或不可逆的絕熱流動，氣流速度都可按公式2 .2(% h2)計算，那么不可逆流動的損失又如何說明6漸縮噴管的進口狀態(tài)及背壓一定時，出口截面的流速、流量、焓、溫度、比體積及熵 的數(shù)值，對于可逆和不可逆絕熱流動有何不同7對于縮放形噴管，若進口狀態(tài)及背壓一定時，其喉部截面上的流速、流量、焓、溫度、 比體積及熵的數(shù)值，可逆和不可逆絕熱流動有何不同8漸縮形噴管的進口參數(shù)不變時，逐漸降低出口外的背壓， 試分析出口壓力、出口流速及流量的變化情況。9漸縮形噴管和縮放形噴管的最小截面面積相同，且它們進口氣流的參數(shù)相同，而背壓均足夠低時，兩者最小截面處的壓力及流速是否相同又若給兩者的出口部分各切去一段或按原管道的形狀加長一段，則兩者出口截面的