07章习题提示与答案

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1、习题提示与答案第七章气体的流动7-1设输气管内甲烷气流的压力为4.5MPa、温度为15℃、流速为30m/s，管道的内径为0.5m，试求3每小时输送的甲烷为多少m。提示：管内的甲烷可看做理想气体。3答案：V=893220m/h。07-2一股空气流的流速为380m/s、温度为20℃，另一股空气流的流速为550m/s、温度为750℃。已知750℃时κ=1.335，20℃时κ=1.400，试求这两股气流各属于亚声速还是超声速，其马赫数各为多少？c提示：音速cRTf=κg，马赫数Ma=。c答案：Ma1=1.107，

2、Ma2=0.878。7-3在压缩空气输气管上接有一渐缩形喷管，喷管前空气的压力可通过阀门调节，而空气的温度为27℃，喷管出口的背压为0.1MPa。试求喷管进口的压力为0.15MPa及0.25MPa时，喷管出口截面的流速和压力。κ(κ1-)⎛2⎞提示：视喷管入口处速度近似为零，临界压力pcr=p1⎜⎟；渐⎝κ−1⎠缩形喷管，pp时，出口截面压力p等于临界压力p，出口截面流速等于当地声速。crBB2cr答案：（1）p2=0.1MPa，c

3、f2错误！未定义书签。=256.8m/s；（2）p2=0.132MPa，cf2=317m/s。7-4按上题条件，求两种情况下出口截面气流的马赫数。c提示：等熵流动过程,音速cRTf=κg，马赫数Ma=。c答案：(1)Ma=0.7836；(2)Ma=1。7-5设进入喷管的氦气的压力为0.4MPa、温度为227℃，而出口背压为0.15MPa，试选用喷管形状并计算出口截面气体的压力、速度及马赫数。κ(κ1-)⎛2⎞提示：视喷管入口处速度近似为零，临界压力pcr=p1⎜⎟，若pcr

4、1-⎠若p>p，则选用缩放形喷管。crBB答案：选用缩放形喷管，p2=0.15MPa，cf2=1298m/s，Ma2=1.2。第七章气体的流动·36·27-6按习题7-3所述条件，设喷管的出口截面面积为10cm，试求两种情况下气体的流量。提示：喷管内工质为理想气体，qm=A2cf2。答案：（1）qm=0.3347kg/s，；（2）qm=0.5833kg/s。7-7按习题7-3所述条件，若进口压力为0.25MPa，并采用缩放形喷管，试求出口截面的流速及喷管2最小截面面积为10cm时的流量。提示：喷管内工质为

5、理想气体，喷管内气体的流动可视为等熵稳定流动；缩放形喷管喉部处为音速，喉部处流量κ22(κ−1)p1q=A2()。mκ+1κ+1v1答案：cf2=372.65m/s，qm=0.5833kg/s。7-8假设压缩空气的储气筒放置在露天，其温度随大气温度而变化，冬天时温度平均为7℃，夏天时平均为32℃。储气筒内压力始终保持为p。若由此气源连接喷管产生高速气流，试问：夏天与冬天喷管出口流速的比值及喷管流量的比值为多少？并分析背压不同而采用不同喷管形式时比值有何不同。κ(κ1-)⎛2⎞提示：视喷管入口处速度近似为零

6、，临界压力pcr=p1⎜⎟；(1)减缩形喷管，pB>Bpcr时，p2=pB，⎝κ1-⎠cf2

7、速，并分析当近似地取p=0.2MPa、t=500℃计算流速及流量时引起的误差。00提示：（1）考虑流体在喷管入口处的初始速度，喷管入口处的状态参数均需折算为滞止参数；临界压κ()κ1-κ(κ1-)⎛2⎞⎛2⎞力pcr=p0⎜⎟，临界压力pcr=p1⎜⎟；渐缩形喷管，pcr

8、当地声速。crBB2BB答案：cf2=510.5m/s，Δcf%=-0.3%，Δqm%=+0.3%。7-10试设计一喷管。已知压缩空气的温度为327℃，压力为0.6MPa，喷管出口背压为0.1MPa，而空气流量为1kg/s。试确定喷管的出口流速，喷管的最小截面面积、出口截面面积、最小截面和出口截面第七章气体的流动·37·的直径，渐放部分的锥角为10°时的管长。提示：喷管内工质为理想气体，喷管内气体的流动可视为等熵稳κ(κ1-)