华北电力大学工程热力学考研必做题

vpcpcvT代入式  T  即可得cp-cV的表达式  T p  v 2p2 RgT32Tv(vb)vp23T c  T        v = (vb)2TRvc p gVpTpTv RgTv32a(vb)2RgTv32a(vb)2vT

据式 cRg2p2pcVVTTT02T2 vTvTvTvTvbv

说明比定容热容不随比体积变化，这与实际情况不符，说明范德瓦尔方程并不能准确的描述实际气体的这方面的性质。 第七章 水蒸气

例：用温度为500K的恒温热源加热1atm的饱和水，使之定压汽化为100ºc的饱和干蒸汽，求：1〕该过程中工质的熵变如何计算？2〕过程中熵流和熵产。 解：据表 0.1MPats99.634C时r2257.6kJkg

s'1.3028kJs''7.35kJ kgKkgK

h'417.52kJh''2675.14kJ kgkg h''h'2257.6r ss''s'7.351.30286.0561kJ1〕查表 kgK2 22cpdTdqrv2q1 ororsdsdps6.0561kJR11kgKTT1TpTsTs 因为饱和水汽化过程 ppsdp0且cpdTq 22qrsds6.0561kJ kgK11TTs ssfsg2〕由闭口系熵方程 2qqqr2257.6 sfsf4.5152kJkgK1T T热源T热源T热源500热源 sgssf6.05614.51521.5409kJkgK 33例：冷凝器中，蒸汽压力为4kPa，， mmv'0.0010041v''34.796kgkg试求vx，hx，sx的值；假设此蒸汽凝结为水， 试求其容积变化。 h'121.30kJh''2553.45kJkgkg解：查饱和蒸汽表 s'0.4221kJs''8.4725kJ kgKkgK 3mvx1xv'xv''33.063相对容积变化率 kg33.063 vxsx1xs'xs''8.0721kJ32931kgK v'0.001004hx1xh'xh''2432.5kJ实用文档. kg.

第八章 气体和蒸汽的流动

例：空气进入喷管时流速为300m/s，压力为，温度450K，喷管背压，求：喷管的形状，最小截面积及出口流速。cp=1004J/kg·k，Rg=287J/kg·k 解：由于cf1=300m/s，所以应采用滞止参数 c2c23002f1f1h0h1T0T1450494.82K 22cp21004

滞止过程绝热

1.4

1T494.821.41 p0p100.50.697MPaT4501

p

CRcrpcrcrp00.5280.6970.368MPa p0

p0.28MPap b cr 所以采用缩放喷管

注：假设不考虑cf1，那么 pcr=0.5=0.2MPa0

RgTcr287412.29m3 vcr0.32156kgp0.36810cr

cRT1.4287412.29407.01mcrgcrs

or2h0hcr2cpT0Tcr21004494.82412.29407.08m/s 10.4 p20.281.4TT0494.82381.32K 2p0.6970

494.82381.32 cf22h0h2210004 477.4ms

例：滞止压力为，滞止温度为350K的空气，可逆绝热流经一收缩喷管，在喷管截面积为×10-3m2处，气流马赫数为。假设喷管背压为，试求喷管出口截面积A2。 解：在截面A处： cfA2h0hA2cpT0TA

Rg T0TA21

cRgTA

Rg T0TA2cfA2T01 M10.6acRgTA1TA实用文档.

.

T0350KTA326.49K

cfAMac0.6RgTA 0.61.4287326.49217.32ms 1.41 1TA326.49.41pAp00.510MPaT0.65 3500

RgTA287326.49m3 vA0.18376kgp0.51010A

AcfA2.6103217.32kgq3.08m svA0.1837

出口截面处：

pcrcrp00.5280.650.3432MPapb0.30MPap2pcr0.3432MPa 11.41 RgT2287291.623p20.34321.4mv0.2439TT350291.62K220 kgp2343200p0.650

据喷管各截面质量流量相等，即

qqm,2 mqv3.080.24393.080.2439 A2m2 cf2Rg1.42872350291.62T0T22 0.41 2.2103m2 绝热滞止

定义：气流掠过物体外表时，由于摩擦、撞击等使气体相对于物体的速度降低为零的现象称为滞止现象。

滞止发生时气体的温度及压力都要升高，致使物体的温度及受力状况受到影响。 忽略滞止过程中的散热，那么可认为过程为绝热滞止过程。绝热滞止状态下气体的状态参数称为绝热滞止参数或简称为滞止参数。

12cf0,hhmaxh1cf1h02 可见，绝热滞止焓等于绝热流动中任一位置气体的焓和流动动能的总和，因此也称总焓。

理想气体、定比热时的滞止参数：

2cf1T0T12cpT0p0p1T1

1v0

RgT0p0 水蒸气：12h0h1cf12s0s1其他状态参数

绝热滞止温度：

绝热滞止时气体的温度称为绝热滞止温度，用T0表示，当比热容为定值时，由焓和温度的

cf212T0TT(1Ma). 实用文档2cp2.

关系，可得

可见， cf ↑→ T0 ↑。因而，当设计在高速运动的装置时和测量高速气流的温度时，必须考虑气体的滞止温度的影响。 归纳：

1〕压差是使气流加速的根本条件，几何形状是使 流动可逆必不可少的条件； 2〕气流的焓差〔即技术功〕为气流加速提供了能量； 3〕收缩喷管的出口截面上流速小于等于当地音速；

4〕拉法尔喷管喉部截面为临界截面，截面上流速 达当地音速，

5〕背压pb未必等于p2。〔背压(back pressure)pb是指喷管出口截面外工作环境 的压力。正确设计的喷管其出口截面上压力p2等于背压pb，但非设计工况下p2未必等于 pb 〕 例：有一储气柜内有初温t1=100°c，压力为的氢气。氢气经渐缩喷管流入背压的外界，设喷管的出口截面积A2=20mm2，试求： 1〕氢气外射的速度及流量；

2〕假设初始条件不变，喷管不变，氢外射入大气，求外射时的流速及流量。 〔氢气Rg=4.12kJ/kg·k，cp=14.32kJ/kg·k〕 解：1〕首先确定p2 pcrcrp1ppcrp2pb3.9MPa 4.90.5282.5872MPab 11.41 p23.91.40.286T2T1002733730.7961p 4.91

349.4K

cf22h1h22cpT1T2214.32373349.4 26.08ms

3

=822 m/s2×10〕

A2cf22010682220106822qm20.0446kgs RgT20.124349.4v2p2 391052〕确定p2，由于pb=0.1MPap20.286 T2T1373310.7Kcrp 1

cf22cpT1T2214.32103373310.71335.8ms

RgT24124310.7 m3v20.495kgp225.87105

A2cf2201061335.8kgq0.054m 思 考 题sv0.4952cfcrpcrvcrRgTcr实用文档.

.

1 声速取定于哪些因素？

2 为什么渐缩喷管中气体的流速不可能超过当地声速？

3 试从气流状态变化的性质说明喷管截面变化的规律。你认为用于使液体加速的喷管需要采用缩放形吗？

4 对于亚声速气流和超声速气流，渐缩形、渐放形、缩放形三种形状管子各可作为喷管还是扩压管？

5 无论可逆或不可逆的绝热流动，气流速度都可按公式 c f2  2 ( h 0  h 2 ) 计算，那么不可逆流动的损失又如何说明？

6 渐缩喷管的进口状态及背压一定时，出口截面的流速、流量、焓、温度、比体积及熵的数值，对于可逆和不可逆绝热流动有何不同？

7 对于缩放形喷管，假设进口状态及背压一定时，其喉部截面上的流速、流量、焓、温度、比体积及熵的数值，可逆和不可逆绝热流动有何不同？

8 渐缩形喷管的进口参数不变时，逐渐降低出口外的背压，试分析出口压力、出口流速及流量的变化情况。

9 渐缩形喷管和缩放形喷管的最小截面面积相同，且它们进口气流的参数相同，而背压均足够低时，两者最小截面处的压力及流速是否相同? 又假设给两者的出口局部各切去一段或按原管道的形状加长一段，那么两者出口截面的压力及流速、流量将有何变化? 第九章 压气机的热力过程

采用多级压缩时，可把压缩过程分别在几个气缸中完成，可使每级气缸的增压比不会过高，也可便于按各级气缸的工作压力合理设计余隙比，因而多级压缩的压气机可以得到较高的容积效率。

采用中间冷却器，可降低压缩过程中气体的温度，使压缩终了温度不致过高。也可以减少压气机所消耗的轴功〔p-V图中阴影面积)。

两级压缩中间冷却分析

实用文档.