传热学考研热力学例题第八章_第1页
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文档简介

1A4532771100kPa、17℃的空气在压气机内绝热压缩到400kPa，然后进入喷管绝热膨胀，回复到100kPa。(1)若压气机及喷管内过程均可逆，空气进入和排出压气机时宏观动能和位能变化可忽略不计，求压气机耗功及喷管出口截面上气流速度；(2)若压气机及喷管内过程均不可逆，hCS

=0.90，j

=0.90，再求压气机耗功及喷管出口截面上气流速度；（3）分析两种工况的能量利用情况。解：（1）▲取压气机为控制体积：可逆绝热压缩s1

=

s2

sg

=

02ppkk

-11.4-1

T2

=

T1=

(273

+17)K

400kPa

1.4

=

430.9K

100kPa

1

据稳定流动能量方程：q

=Dh

+wt压气机耗功wC

=

-wt

=

h2

-

h1

=

cp

(T2

-T1

)=1.004kJ/(kg K)·(430.9K

-

290K)=141.46kJ/kg2▲取喷管为控制体积：压气机及喷管内过程均可逆，且p3

=p1、s3

=s2

=s1所以状态3参数与状态1参数相同。据喷管内稳定流动能量方程：2

32

2c2

c2h

+

f2

=

h

+

f3cf3

=

2(h2

-

h3

)

=

2(h2

-

h1

)

=

2wC

=

2

·141460J/kg

=

531.9m/ss2

>s1

、sg

>0（2）▲取压气机为控制体积：不可逆绝热压缩其它条件不变，所以压气机耗功wC

'

=

wCS

/hCS

=141.46kJ/kg/0.90=157.18kJ/kgwC

'

=

h2

'

-

h1

=

cp

(T2

'

-T1

)2'

1pwC

'

157.18kJ/kgc

1.004kJ/(kg

K)T

=

T

+

=

290K+=

446.6K3332'ppkk

-11.4-1

T

=

T=

446.6K

100kPa

1.4

=

300.5K

400kPa

2'

▲取喷管为控制体积，喷管入口气体状态为2′，膨胀不可逆，s3'>s2'、sg

>0Δ若可逆膨胀的终态为3，出口温度和速度：cf3

=

2(h2'

-

h3

)

=

2cp

(T2'

-T3

)=

2

·1004J/(kg K)·(446.6K

-300.5K)

=

513.8m/sΔ实际出口速度和温度cf

3'

=

jcf

3

=

0.9

·513.8m/S=463.4m/s3'

2'(463.4m/s)2pc22cT

=

T

-

f3'

=

300.5K+=

315K2

·1004J/(kg

K)4（3）▲压气机及喷管内过程均可逆：没有不可逆耗散损失，空气恢复到原状态，所以压气机耗功全部转换成气流的动能。▲压气机及喷管内过程不可逆：压气机及喷管内工质都存在

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