f2?
v2?m?c28.9cm2
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
v1?m?RT1?P10.71 m3/kg fc1?v114.08 kg /s
v2?（2）
fc20.1?171.4?m14.08＝1.22 m3/kg
T2?（3）
p2v2?R595K q?mcp?t?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＝0.1 MPa
pc??p1?0.528?出口为临界流速
0.18=0.1 MPa =pb
cc?2kRT1?k?1416.7 m/s
k?1k质量流量
p2T2?T1()p1v2?＝484K
RT2?P21.26 m3/kg fcm??v20.026 kg /s
??1.5kg/s。如该9－8空气通过一喷管，进口压力p1= 0.5MPa，t1＝600K，质量流量为m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：
pc??p1?0.528?0.5=0.264 MPa >p2
所以应采用缩放喷管。 (1)出口流速：
p2()p1k?1k?0.6314
k?1kp2T2?T1()p1＝378.8K
v2?c2?RT2?P21.09 m3/kg
2kRT1p2[1?()k?1p1k?1k]?667m/s
f?mv2c2＝24.5cm2
'c??c2?650 m/s 2(2)
T2'?T1??(T1?T2)?390 K
RT2'v??P21.12 m3/kg
'2mv'2f?'c2＝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.
??50kg/s，燃气的比1MPa，进口流速c1＝200m/s，喷管效率η＝0.95，燃气的质量流量m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
c12?220 kJ/kg远小于燃气的进口焓cpT1＝1000 kJ/kg
忽略。 出口流速：
p2()p1k?1k?0.5436
k?1kp2T2?T1()p1＝543.6K
955m/s
c2?44.72cp(T1?T2)?'c2??c2?931 m/s
T2'?T1??(T1?T2)?566 K
R?'2k?1cpk＝264.7 kJ/(kg.K)
RT2'v??P21.5 m3/kg
出口截面积
mv'2f?'c2＝805cm2
(2)喉部流速：
pc??p1??0.535 MPa
Tc?T1?k?1k＝847.4K 552m/s
cc?kRTc)?vc?RTc?Pc0.4193 m3/kg
喉部截面积
mv'cf?'cc＝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=2716.8 kJ/kg，s1=7.4681 kJ/(kg.K) 滞止焓
h0= h1+c2/2=2841.8 kJ/kg 查表得 p0=0.19 MPa 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=3023 kJ/kg，s1=6.765 kJ/(kg.K) pc= 0.546×2=1.092 MPa hc=2881 kJ/kg，vc=2.0 m3/kg h2=2454 kJ/kg，v2=1.53 m3/kg cc=c2=
44.72h1?hc?532.9 m/s
44.72h1?h2?1066.7 m/s
质量流量
fminccm??vc0.533 kg /s f2?mv2c2＝76.4cm2
9-12解：h1=3231 kJ/kg， 节流后s=7.203 kJ/(kg.K) h2=3148 kJ/kg，v2=0.2335 m3/kg pb/p>0.546 渐缩喷管 c2=
44.72h1?h2?407.4 m/s fc2?v20.35 kg /s
m?9-13解：查表得 h2=2736 kJ/kg
由p1= 2MPa等焓过程查表得 x1＝0.97 t1=212.4℃
?j?t2?t1130?212.4??6p2?p1(0.1?2)?1043.4K/MPa
9-14解:查表得：h1=3222 kJ/kg h2=3066 kJ/kg c2=
44.72h1?h2?558.6 m/s
＝519 m/s
'c2??c2
动能损失：
2c2(1??)?221 kJ/kg
29-15解：用损
?s?cvlnvT2?Rln2?T1v10.199 kJ/(kg.K)
（理想气体的绝热节流过程温度相等）
?ex?h1?h2?T0(s1?s2)?T0?s9-16解：由
＝59.7 kJ/kg
得
2cpT1?c12/2?cpT2?c2/2T2?T1(p2k/(k?1))?2c1?2cp(T2?T1)?c2/2p1355K ＝337m/s
第十章 动力循环
10-1蒸汽朗肯循环的初参数为16.5MPa、550℃，试计算在不同背压p2=4、6、8、10及12kPa时的热效率。
解：朗肯循环的热效率
?t?h1?h2
h1?h3h1为主蒸汽参数由初参数16.5MPa、550℃定
查表得：h1=3433kJ/kg s1=6.461kJ/(kg.K) h2由背压和s1定 查h-s图得：
p2=4、6、8、10、12kPa时分别为
h2=1946、1989、2020、2045、2066 kJ/kg h3是背压对应的饱和水的焓 查表得。
p2=4、6、8、10、12kPa时饱和水分别为
h3=121.41、151.5、173.87、191.84、205.29 kJ/kg 故热效率分别为：
44.9％、44％、43.35％、42.8%、42.35％
10-2某朗肯循环的蒸汽参数为：t1＝500℃、p2＝1kPa，试计算当p1分别为4、9、14MPa时；（1）初态焓值及循环加热量；（2）凝结水泵消耗功量及进出口水的温差；（3）汽轮机作功量及循环净功；（4）汽轮机的排汽干度；（5）循环热效率。 解：（1）当t1＝500℃，p1分别为4、9、14MPa时初焓值分别为： h1=3445、3386、3323 kJ/kg
熵为s1=7.09、6.658、6.39 kJ/(kg.K)
p2＝1kPa(s2=s1)对应的排汽焓h2：1986、1865、1790 kJ/kg 3点的温度对应于2点的饱和温度t3=6.98℃、焓为29.33 kJ/kg s3=0.106 kJ/(kg.K)
3`点压力等于p1，s3`=s3， t3`=6.9986、7.047、7.072℃
则焓h3`分别为：33.33、38.4、43.2 kJ/kg
循环加热量分别为：q1=h1-h3`=3411、3347、3279.8 kJ/kg （2）凝结水泵消耗功量： h3`-h3 进出口水的温差t3`-t3 （3）汽轮机作功量h1-h2
循环净功w0?h1-h2-( h3`-h3) （4）汽轮机的排汽干度
s2=s1=7.09、6.658、6.39 kJ/(kg.K)
p2＝1kPa对应的排汽干度0.79、0.74、0.71 （5）循环热效率??初焓值h1 排汽焓焓h2 h3` w0＝ q1焓h3 循环加热量q1=h1-凝结水泵消耗功量h3`-h3 进出口水的温差汽轮机作功量h1-h2 循环净功w0 循环热效率
工程热力学第五版课后习题答案
