工程热力学例题与习题（2）点2处的流速和温度可由能量方程和状态方程求得Q2 -W2=mc,(T, -T)+-ci2因为是绝热流动，所以Q12=0，W12=0cz -c?c,(T-T)2T,=PaJc2Rm代入上式得：1.4×0.1×c,×1051.00537314.012×287Cz =106.9m/sT, = PaJc2_ 1.4×10° ×0.1×106.9=372.2KRm287x14.012(3）管壁摩擦阻力由动量方程得：PiJi+F-P2J2=m(c2-c)F= m(c2 -c)+(p22 - piJ.)因fi=f2，故F=14.012x6.9+0.1(1.4-1.5)×105=96.683-100=-903.3N例4压力pi=15bar、温度t=250℃、质量流量m=1.5kg/s的水蒸气经阀门被节流到pu=7bar。然后与m2=3.6kg/s,p2=7bar、X2=0.97的湿蒸汽混合。试确定：（1）水蒸气混合物的状态：（2）若节流前水蒸气的流速ci=18m/s，输送该蒸汽的管路内径为多少？解（1）水蒸气混合物的状态据pr=15bar、ti=250℃，查h-s图可知蒸汽为过热状态，且89
工程热力学例题与习题 ——89 （2）点 2 处的流速和温度可由能量方程和状态方程求得 − − = − + 2 ( ) 2 1 2 2 12 12 2 1 c c Q W m c p T T 因为是绝热流动，所以 Q12=0，Ｗ12＝0 Rm p f c T c c c p T T 2 2 2 2 2 1 2 2 1 2 2 ( ) = − − = 代入上式得： − 14.012 287 1.4 0.1 10 1.005 373 5 2 c c2 =106.9 m/s 372.2 287 14.012 1.4 10 0.1 106.9 5 2 2 2 2 = = = Rm p f c T K (3)管壁摩擦阻力由动量方程得： ( ) ( ) ( ) 2 1 2 2 1 1 1 1 2 2 2 1 F m c c p f p f p f F p f m c c = − + − + − = − 因 f1=f2，故 N F 96.683 100 903.3 14.012 6.9 0.1(1.4 1.5) 105 = − = − = + − 例 4 压力 p1=15bar、温度 t1=250℃、质量流量 m1=1.5 kg/s 的水蒸气 经阀门被节流到 p1′=7bar。然后与 m2=3.6kg/s,p2=7bar、x2=0.97 的湿蒸汽 混合。试确定： （1）水蒸气混合物的状态； （2）若节流前水蒸气的流速 c1=18m/s，输送该蒸汽的管路内径为多 少？ 解（1）水蒸气混合物的状态 据 p1=15bar 、 t1=250 ℃ , 查 h-s 图 可 知 蒸 汽 为 过 热 状 态 ， 且
工程热力学例题与习题h,=2928kJ/kg，V,=0.15m/kg。按绝热节流过程基本特性，节流前的和节流后的饸相等，即h,=h,=2928kJ/kg混合前过热蒸汽的总烩H,=mh,=1.5×2928=4392kJ据p2=7bar、X2=0.97，查h-s图得h, =2708kJ/kg混合前湿蒸汽的总恰H,=m,h, =3.6x2708=9748.8kJ蒸汽混合物的质量m=m-m,=1.5+3.6=5.1kg蒸汽混合物的总烩H=H,+H,=4392+9748.8=14141kJ蒸汽混合物的比恰H_14141h== 2772.7kJ/kg5.1m据蒸汽混合物的状态参数p=7bar、h=2772.7kJ/kg，查h-s图可得蒸汽混合物处于干饱和蒸汽状态。（2）管路内径D?mv据连续性方程A:4c得44m-V=0.126m=12.6cmD,=18元例5气罐内空气状态恒为ti=15℃，pl=0.25MPa，通过喷管向大气环境（p=1MPa）喷射，流量为mz=0.6kg/s，喷管入口速度近似为零，分别选用渐缩喷管和拉伐尔喷管。求喷管出口截面的速度C2、面积Az和马赫数M2。解：由题意已知pi=0.1MPa，pi=0.25MPa,T,=15+273.15=288.15K;-90
工程热力学例题与习题 ——90 h1=2928kJ/kg，v1=0.15m3 /kg。 按绝热节流过程基本特性，节流前的焓和节流后的焓相等，即 h1 = h1 = 2928 kJ/kg 混合前过热蒸汽的总焓 H1 = m1h1 =1.52928 = 4392 kJ 据 p2=7bar、x2=0.97，查 h-s 图得 h2 = 2708 kJ/kg 混合前湿蒸汽的总焓 H2 = m2h2 = 3.62708 = 9748.8 kJ 蒸汽混合物的质量 m = m1 − m2 =1.5+3.6 = 5.1 kg 蒸汽混合物的总焓 H = H1 + H2 = 4392 + 9748.8 =14141 kJ 蒸汽混合物的比焓 2772.7 5.1 14141 = = = m H h kJ/kg 据蒸汽混合物的状态参数 p=7bar、h=2772.7kJ/kg，查 h-s 图可得蒸 汽混合物处于干饱和蒸汽状态。 （2）管路内径 据连续性方程 4 2 D c mv A = = 得 0.126 18 4 4 1 1 1 = − = m v D m=12.6cm 例 5 气罐内空气状态恒为 t1=15℃,p1=0.25MPa，通过喷管向大气环境 （pb=1MPa）喷射，流量为 m2=0.6kg/s，喷管入口速度近似为零，分别选用 渐缩喷管和拉伐尔喷管。求喷管出口截面的速度 c2、面积 A2和马赫数 M2。 解: 由题意已知 pb=0.1MPa, p1=0.25MPa, T1=15+273.15=288.15K;