公用设备工程师-专业基础（暖通空调、动力）-工程热力学-1.8气体和蒸汽的流动

公用设备工程师-专业基础（暖通空调、动力）-工程热力学-1.8气体和蒸汽的流动[单选题]1.扩压管是用于使流动介质压力升高的流道，基本特性为()。[2019年真题]A.dp＞0，（江南博哥）dh＞0，dT＜0B.dp＞0，dh＜0，dv＜0C.dp＞0，dh＜0，dT＞0D.dp＞0，dc＜0，dh＞0正确答案：D参考解析：扩压管是使流体减速流动，压力升高的管件，因此dp＞0，dc＜0；根据能量守恒方程cdc＝－dh，当速度dc＜0时，dh＞0；pvk＝常数，则当dp＞0时，dv＜0；根据能量守恒pv＝mRT，由于压力增大，比容减小，因此无法判断温度的变化。[单选题]2.对于喷管内理想气体的一维定熵流动，流速c、压力p、比焓h及比体积v的变化，正确的是()。[2014年真题]A.dc＞0，dp＞0，dh＜0，dv＜0B.dc＞0，dp＜0，dh＜0，dv＜0C.dc＞0，dp＜0，dh＞0，dv＞0D.dc＞0，dp＜0，dh＜0，dv＞0正确答案：D参考解析：喷管是使流体加速流动的管件，因此气体流经喷管时，速度逐渐升高，dc＞0。要实现内能向动能的转变，根据cdc＝－vdp可知，dc＞0时，dp＜0。又因为dQ＝Tds＝dh－vdp，对于喷管内的等熵过程即ds＝0，则有：dh＝vdp。则当dp＜0时，dh＜0。根据过程方程pvk＝const，压力p降低时，比容v增大，即dv＞0。[单选题]5.超声速气流进入截面积渐缩的喷管，其出口流速比进口流速()。[2016年真题]A.大B.小C.相等D.无关正确答案：B参考解析：断面A与气流速度v之间的关系式为：dA/A＝（Ma2－1）dv/v。对于超声速气流，马赫数Ma＞1，dv与dA符号相同，说明气流速度随断面的增大而加快，随断面的减小而减慢。当进入渐缩的喷管，断面不断减小，所以流速将变小，即出口流速比进口流速小。[单选题]6.理想气体流经喷管后会使()。[2006年真题]A.流速增加、压力增加、温度降低、比容减小B.流速增加、压力降低、温度降低、比容增大C.流速增加、压力降低、温度升高、比容增大D.流速增加、压力增加、温度升高、比容增大正确答案：B参考解析：喷管是使流体加速流动的管件，因此气体流经喷管时，速度逐渐升高，dc＞0。要实现内能向动能的转变，根据cdc＝－vdp可知，dc＞0时，dp＜0即压力降低。气体在喷管中的流动由于速度足够快，因此可以认为是绝热流动即dQ＝Tds＝dh－vdp＝0，则有：dh＝vdp。因此，当dp＜0时，dh＜0。理想气体的焓h是温度T的单值函数即dh＝cpT，当dh＜0，dT＜0即温度降低。根据过程方程pvk＝const，压力p降低时，比容v增大。[单选题]7.某喷管内空气初始流速为20m/s，温度为115℃，出口温度为85℃，空气定压比热容cp＝1004.5J/（kg·K），则出口流速为()m/s。[2012年真题]A.238B.242C.246D.252正确答案：C参考解析：流体在喷管内流动，其焓值和动能相互转化，焓值增加，动能减少；焓值减少，动能增加，但能量总量保持不变。进出口能量平衡方程式为：cpT1＋c12/2＝cpT2＋c22/2。式中，c1、c2分别为进口、出口流速，m/s；T1、T2分别为进出口温度，K；cp>为气体比热容，J/（kg·K）。由题意可得，c1＝20m/s，T1＝115＋273＝388K，T2＝85＋273＝358K，cp＝1004.5J/（kg·K），则出口流速c2为：[单选题]8.理想气体流经一渐缩形喷管，若在入口截面上的参数为c1、T1、P1，测得出口截面处的温度和压力分别为P2、T2，其流动速度c2等于()。[2007年真题]A.B.C.D.正确答案：A参考解析：喷管的能量方程式为：h1＋c12/2＝h2＋c<sub>22/2。因此，出口截面上流速：。该气体为理想气体，因此焓h＝cpT，理想气体定压比热容cp＝kR/（k－1），则可得当初速为c1的流体经过渐缩喷管时，出口流动速度c2的计算式为：[单选题]9.空气以150m/s的速度在管道内流动，用水银温度计测量空气的温度。若温度计上的读数为70℃，空气[cp＝1.01kJ/（kg·K）]的实际温度是()℃。[2008年真题]A.56B.70C.59D.45正确答案：C参考解析：理想气体绝热流动的能量方程式为：cpT0＋c02/2＝cpT1＋c12/2。工质在绝热流动中，因遇着障碍物或某种原因而受阻，气流定熵减速至流速为零的过程称为绝热滞止过程。气流流速达到零的流动状态称为滞止点，滞止点的气流状态参数（p0、T<sub>0、c_{0、h0）称为滞止参数。绝热滞止对气流的作用与绝热压缩相当，水银温度计在管道中测得的温度是流体的滞止温度T0，滞止流速c0＝0，空气为理想气体，空气在管道内流动可视为绝热流动，则T1＝T0－c12/（2cp}）＝70－1502/（2×1.01×103）＝59℃。[单选题]10.压力为9.807×105Pa，温度为30℃的空气，流经阀门时产生绝热节流作用，使压力降为6.865×105Pa，此时的温度为()℃。[2009年真题]A.10B.30C.27D.78正确答案：B参考解析：绝热节流前后温度的变化规律是：①对于理想气体，温度不变，表现为零热流效应；②对于实际气体，其温度可能升高、可能降低也可能保持不变。实际气体在温度不太低，压力不太高的情况下可以近似看作是理想气体，此题认为空气为理想气体，因此绝热节流后温度保持不变，温度为30℃。[单选题]11.过热水蒸气在喷管内流动，其临界压力比β的数值为()。[2013年真题]A.0.48B.0.50C.0.52D.0.55正确答案：D参考解析：喷管中临界压力比为临界压力与滞止压力的比值，即。式中，k为绝热指数。水蒸气定熵流动比较复杂，为简化计算，假设水蒸气定熵流动也符合以上公式。对于过热水蒸气（双原子气体），k＝1.3，代入上式计算得：。[单选题]12.流体节流前后其焓保持不变，其温度将()。[2005年真题]A.减小B.不变C.增大D.不确定正确答案：D参考解析：理想气流在节流前后的温度值相等；实际气流在节流前后的焓值也相等，但是节流后的温度可能降低，可能升高，也可能和节流前相同。而题目中没有说明流体为理想气流还是实际气流，因此流体温度可能升高或降低，也可能不变，温度变化不确定。[单选题]13.理想气体绝热节流过程中的焓和熵变化为()。[2017年真题]A.H1＝H2，S1＝S2，c2＞c1B.H1＝H2，S2＞S1，c2＝c1C.H2＜H1，S2＜S1，c2＞c1D.H2＞H1，S2＞S1，c2≈c1正确答案：B参考解析：理想气体绝热节流过程是不可逆过程，过程中有熵产，因此节流后，熵S增大，即S2＞S1。绝热流动的能量方程式为：H2＝H1＋m（c22－c12）/2。式中，H为焓；c为气体流速；m为气体的质量。通常情况下，节流前后流量相等，截面积相等，因此前后流速不变，即c2＝c1；根据绝热流动的能量方程式可得，节流前后焓相同，即H1＝H2。因此理想气体绝热节流过程中H1＝H2，S2＞S1，c2＝c1。[单选题]14.理想气体绝热节流过程中节流效应为()。[2011年真题]A.零效应B.热效应C.冷效应D.热效应和冷效应均可能有正确答案：A参考解析：绝热节流前后温度的变化规律是：①对理想气体，温度不变；②对于实际气体，其温度可能升高、可能降低也可能保持不变。节流后温度降低，称为节流冷效应；节流后温度升高，称为节流热效应；节流后温度不变，称为节流零效应。本题中是理想气体，因此绝热节流后温度保持不变，节流效应为零效应。[单选题]15.气体和蒸汽在管道内的一维稳态绝热流动时连续性方程可以表示为()。[2016年真题]A.dp/p＋kdv/v＝0B.dc/c＋df/f－dρ/ρ＝0C.dp/p＋dv/v－dT/T＝0D.dc/c＋df/f－dv/v＝0正确答案：D参考解析：一维稳态绝热流动时，密度ρ不变，则连续性方程为：cf/v＝const。式中，c为流速；f为截面积；v为比体积。对连续性方程两边求导，即dc/c＋df/f－dv/v＝0。[单选题]16.渐缩喷管设计在临界压力比条件下工作。如果工作时喷管入口压力不变而背压升高，喷管流量______；背压降低时喷管流量______。()A.增大；降低B.不变；不变C.减小；不变D.减小；增大正确答案：C参考解析：渐缩喷管在临界压力比条件下工作，出口流速为当地音速，流量达到最大值。当喷管入口压力p1不变，背压p2升高时，出口流速因压力比（p2/p1）升高而降低，因此流量降低；当背压降低时，渐缩喷管因膨胀能力有限而只能把气流加速到出口的当地音速，因此流速不变，流量不变。[单选题]17.工质在喷管中进行等熵流动，当出口压力大于临界压力，则应采用()。A.渐缩喷管B.渐缩放喷管C.缩放喷管D.哪种都行正确答案：A参考解析：工质在喷管中进行等熵流动，当出口压力大于临界压力，即压力比大于临界压力比，流速为亚音速，因此应采用渐缩喷管；当压力比小于临界压力比，流速为超音速，因此应采用渐缩放喷管。[单选题]18.超声速气流进入截面积渐缩的管子，其出口流速比（与）进口流速()。A.大B.小C.相等D.无关正确答案：B参考解析：喷管断面A与气流速度v之间的关系公式为：dA/A＝（Ma2－1）dv/v。马赫数Ma为当地速度v与该点当地音速c的比值即Ma＝v/c。由于该气流属于超音速流动，则Ma＞1，Ma2－1＞0，dv与dA正负号相同，说明速度v随断面面积A的增大而加快，随断面面积A的减小而减慢。因此，超音速气体进入截面积渐缩的管子，是增压减速的过程，所以出口速度比进口速度小。[单选题]19.理想气体在喷管中定熵流动时，按照流动方向顺序各截面的当地音速()。A.相同B.逐渐变大C.逐渐变小D.波浪形变化正确答案：C参考解析：音速公式为：。式中，v为流速；p为压强。喷管的作用是通过压力下降来实现增速，因此，喷管中按照流动方向顺序，压强降低，速度增大，则音速c逐渐变小。[单选题]20.喷管中工质参数的变化为()。A.dp＜0，dv＞0，dc＞0B.dp＜0，dv＜0，dc＜0C.dp＜0，dv＜0，dc＞0D.dp＞0，dv＜0，dc＜0正确答案：A参考解析：喷管的作用是通过压力下降来实现增速即dc＞0。对于喷管的定熵过程，cdc＝－vdp，所以流速增加（dc＞0），必导致气体的压力下降（dp＜0）；由于气体在喷管中是绝热过程，对于理想气体，由pvk＝const可知，压力下降则比容增加（dv＞0）。[单选题]21.当空气以Ma＜1的亚音速进入喷管时，流体速度______，该喷管为______喷管。()A.增大，渐缩B.增大，渐扩C.减小，渐缩D.减小，渐扩正确答案：A参考解析：喷管的目的是使流体降压加速。气流速度c与断面面积A的关系式为：dA/A＝（Ma2－1）dc/c。马赫数Ma为流速与音速的比值。当进入喷管的气流速度为亚音速气流即Ma＜1时，因为流速增加即dc＞0，必须使管道的截面缩小dA＜0，这种喷管称为渐缩喷管。[单选题]22.实际气体绝热节流的温度效应（μJ＞0、μJ＜0或μJ＝0）决定于()。A.节流前气流的热力状态和节流前后的压力差B.节流前气流的热力状态C.节流前后的压力差D.最大转回温度正确答案：B参考解析：实际气体经绝热节流的温度变化可以用绝热节流系数表示，绝热节流系数的定义式为：μJ＝（∂T/∂p）p。当μJ＞0时，节流后温度降低，称为节流冷效应；当μJ＜0时，节流后温度升高，称为节流热效应；当μJ＝0时，节流后温度不变，称为节流零效应。节流的总效果取决于气体的初状态在哪个效应区和