第五章气体流动和压缩1.docVIP

第章 由得，，， 即 5-2　温度为750℃、流速为550m/s的空气流，以及温度为20℃、流速为380m/s的空气流，是亚音速气流还是超音速气流?它们的马赫数各为若干？已知空气在750℃时 γ0=1.335；在20℃时γ0=1.400。 解：（1）750℃时， 当地音速 ，故为亚音速； 　　　 　　（2）20℃时， 当地音速 ，为超音速； 　　 　5-3 已测得喷管某一截面空气的压力为0.3 MPa、温度为700 K、流速为600 m/s。试按定比热容和变比热容(查表)两种办法求滞止温度和滞止压力。能否推知该测量截面在喷管的什么部位? 解：（1）按定比热容 　　 　　 （2）按变比热容 因为，所以该段位于缩放喷管的渐放段。 5-4 压缩空气在输气管中的压力为0.6MPa、温度为25℃，流速很小。经一出口截面积为300mm2的渐缩喷管后压力降为0.45MPa。求喷管出口流速及喷管流量(按定比热容理想气体计算，不考虑摩擦，以下各题均如此)。 解： 喷管出口流速 5-5 同习题5-4。若渐缩喷管的背压为0.1 MPa，则喷管流量及出口流速为若干? 解：因为，所以， 当背压为0.1 MPa时， 5-6 空气进入渐缩喷管时的初速为200m/s，初压为lMPa，初温为400。C，求该喷管达到最大流量时出口截面的流速、压力和温度。 解： 　　 5-7 试设计一喷管，工质是空气。已知流量为3kg/s，进口截面上的压力为1MPa、温度为500K、流速为250m/s，出口压力为0.1MPa。 解：，， 由于 所以该喷管为一缩放喷管 进口截面： 最小截面： 出口截面： 取，则 5-8　一渐缩喷管，出口流速为350m/s，工质为空气。已知滞止温度为300℃(滞止参数不变)。试问这时是否达到最大流量?如果没有达到，它目前的流量是最大流量的百分之几? 解：出口截面积最小 　　出口流速 即 ＝0.675 ，此时未达到最大流量。 由 　　得 5-9 欲使压力为0.1MPa、温度为300 K的空气流经扩压管后压力提高到0.2MPa，空气的初速至少应为若干? 解：初速要求最低时，则扩压管出口流速应为0，即滞止状态，故有 ， 5-10 有两台单级活塞式压气机，每台每小时均能生产压力为0.6MPa的压缩空气2 500 kg，进气参数都是0.1MPa、20℃。其中一台用水套冷却气缸，压缩过程的多变指数n=1.3；另一台没有水套冷却，压缩过程的多变指数n=1.4。试求两台压气机理论上消耗的功率各为若干?如果能做到定温压缩，则理论上消耗的功率将是多少? 解： 5-11 一台单级活塞式压气机，余隙比为0.06，空气进入气缸时的温度为32℃，压力为0.1MPa，压缩过程的多变指数为1.25。试求压缩气体能达到的极限压力(图5-10中p2)及达到该压力时的温度。当压气机的出口压力分别为0.5MPa和lMPa时，其容积效率及压缩终了时气体的温度各为若干?如果将余隙比降为0.03，则上面所要求计算的各项将是多少?将计算结果列成表格，以便对照比较。 解：（1），极限压力时，＝0，即 ， （2） 余隙比 0.06 0.03 终压(MPa) 0.5 1 0.5 1 ηV 0.84 0.68 0 0.92 0.84 0 T2(K) 421.02 483.63 625.61 421.02 483.63 618.95 5-12 离心式空气压缩机，流量为3.5kg/s，进口压力为0.1MPa、温度为20℃，出口压力为0.3MPa。试求压气机消耗的理沦功率和实际功率。已知压气机的绝热效率 解： 工程热力学 　 第五章 气体的流动和压缩 6