工 程 热 力 学 （SAM体系）
第七章 气体及蒸汽的流动
思考、判断、证明、简答题
(1) 流动过程中摩擦是不可避免的，研究定熵流动有何实际意义和理论价值。
解：实际流动过程都是不可逆的，势差、摩擦等不可逆因素都是不可避免的，而且不可逆
因素的种类及程度是多种多样的。因此，不可能直接从不可逆的实际流动过程的研究中，建立
具有普遍意义的基本关系式。流动问题的热力学分析方法，是暂且不考虑摩擦等不可逆因素，
在完全可逆的理想条件下，建立具有普遍意义的基本关系式，然后，再根据实际工况加以修正。
“可逆”是纯理想化的假定条件。采用可逆的假定，虽然是近似的，但也是合理的。这不仅使
应用数学工具来分析流动过程成为可能，而且，其分析结论为比较实际流动过程的完善程度，
建立了客观的标准，具有重要的理论意义和实用价值。
(2) 喷管及扩压管的基本特征是什么？
解：不能单从变截面管道的外形，即不能单从截面变化规律，来判断是喷管还是扩压管。
一个变截面管道，究竟是喷管还是扩压管，是根据气流在管道中的流速及状态参数的变化规律
来定义的。使流体压力下降、流速提高的管道称为喷管；反之，使流体压力升高、流速降低的
管道称为扩压管。对于喷管必定满足下列条件：
dc＞0； dp＜0； dv＞0； dh＜0
对于扩压管则必定满足：
dc＜0； dp＞0； dv＜0； dh＞0
(3) 在变截面管道中的定熵流动，判断dv/v与dc/c究竟是哪个大的决定因素是什么？
解：连续方程的微分关系式为
dA/A=dv/v -dc/c
上式表明通道截面的相对变化率必须等于比容相对变化率与流速相对变化率之差值，否则就会
破坏流动的连续性。例如，当dv/v＞dc/c时，气体的膨胀速率大于气流速度的增长率，这时截
面积必须增大，应当有dA/A＞0，否则就会发生气流堵塞的现象。同理，当dv/v＜ dc/c时，必
须有dA/A＜0，否则就会出现断流的现象。显然，如果破坏了流动的连续性，也就破坏了流动
1 / 5 第十二章 湿空气
一、单选题
1.未饱和湿空气中的水为D
A．未饱和水 B．湿蒸汽
C．干饱和蒸汽 D．过热蒸汽
2.饱和湿空气中的水为C
A．饱和水 B．饱和湿蒸汽
C．饱和干蒸汽 D．过热蒸汽
3.测未饱和湿空气的参数时，干球温度t和湿球温度tw的关系是 A
A．t>tw B．t=tw C．t
4.用干湿球温度计测饱和湿空气时，干湿球温度t和tw的关系是 B
A．t>tw B．t=tw C．t
5.未饱和湿空气的温度为t，湿球温度为tw，露点为tD 。则 A
A．t>tw>tD B．t> tD >tw C．t=tw= tD D．t>
tD =tw
6.饱和湿空气的温度为t，湿球温度为tw，露点为tD，则 ................ C
A．t>tw>tD B．t> tD >tw C．t=tw= tD D．t> tD =tw
7.湿空气中的水可以是 A D
A．过热蒸汽 B．饱和水 C．湿饱和蒸汽 D．干饱和蒸汽
8.湿空气加热后， B C
A．相对湿度增大 B．焓增大 C．熵增大 D．含湿量增大
9.湿空气的绝热加湿过程使其C D
2 / 5 A．焓增大 B．温度提高 C．焓不变 D．露点提高
10.相对湿度 ABCD
A．表明湿空气中水蒸汽的实际含量对同温度下最大可能含量的接近程度
B．也称为饱和度
C．是湿空气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气绝对湿度的比值
D．反映了空气吸收水分的能力
二、填空题
1.由干空气和过热水蒸气组成的湿空气称为未饱和湿空气。
2.由干空气和饱和水蒸气组成的湿空气称为饱和湿空气。
3.对应水蒸气分压力的饱和温度称为露点。
第三章
3-1 容量为0.027m3的刚性储气筒，装有7×105Pa，20℃的空气，筒上装有一排气阀，压力达到8.75×105Pa时就开启，压力降为8.4×105Pa时才关闭。若由于外界加热的原因造成阀门的开启，问：(1) 当阀门开启时，筒内温度为多少？(2) 因加热而失掉多少空气？设筒内空气温度在排气过程中保持不变。
3-2 压气机在大气压力为1×105Pa，温度为20℃时，每分钟吸入空气为3m3。如经此压气机压缩后的空气送入容积为8m3的储气筒，问需若干时间才能使筒内压力升高到7.8456×105Pa，设筒内空气的初温、初压与压气机的吸气状态相同。筒内空气温度在空气压入前后并无变化。
3-9 3kg空气，p1=1.0MPa，T1=900K，绝热膨胀到p2=0.1MPa，试按气体热力性质表计算：(1) 终态参数v2和T2；(2) 膨胀功和技术功；(3) 内能和焓的变化。
3-10 某理想气体(其M已知)由已知的p1，T1定熵压缩到p2，又由定温压缩到同一个p2，这两个终态的熵差⊿s也已知，求p2。
3-11 图3-11所示的两室，由活塞隔开。开始时两室的体积均为0.1m3，分别储有空气和H2，压力各为0.9807×105Pa，温度各为15℃，若对空气侧壁加热，直到两室内气体压力升高到1.9614×105Pa为止，求空气终温及外界加入的Q，已知cv,a=715.94J/(kg·K)，kH2=1.41，活塞不导热，且与气缸间无摩擦。
图3-11
3-12 6kg空气由初态p1=0.3MPa、t1=30℃，经下列不同过程膨胀到同一终态p2=0.1MPa：(1)定温；(2)定熵；(3)n=1.2。试比较不同过程中空气对外作功，交换的热量和终温。
3-13 一氧气瓶容量为0.04m3，内盛p1=147.1×105Pa的氧气，其温度与室温相同，即t1=t0=20℃，求：(1) 如开启阀门，使压力迅速下降到p2=73.55×105Pa，求此时氧的温度 1
188 第十一章 气体和蒸汽的流动
前面论述的在闭系或开系中进行的热力过程基本不考虑流动状况的变化。在涉及技术功zmgcmWWit221的计算中，往往只关注第一项内部功iW。本章讨论简单而特殊的开系－－管道内流动状况发生变化的热力过程，尤其是气体在喷管和扩压管中的流动问题。在此类问题中，内部功不存在，流动为主要问题。流体流动状况的变化是以流速变化为标志的。流速的变化一方面意味着工质外储存能的变化，其与状态变化及能量传递、转化的热力过程有关；另一方面，又与流道尺寸及边界的情况有关。所以，流速变化是由二者共同决定的。
喷管和扩压管是汽轮机、燃气轮机、叶轮式压气机、引射式压缩器等设备的重要部件。气体流经喷管和扩压管时速度变化很大，其动能不能忽略（势能往往因变化不大可以忽略）。若管道不长而流速颇大，工质流经管道的时间极短，故与外界来不及换热，可视作绝热流动。另外，工程上常见的管道内流体的流动是稳定或接近稳定的。所以，本章主要研究管道内流体（理想气体或水蒸气）绝热、稳定流动的特性与规律。
189 11.1 稳定流动的基本方程
稳定流动就是不随时间变化的流动过程。流体在其所流经的任何一个固定点上的全部参数都是确定的，亦即在一定点上流体的p、v、T和流速c等都是一个与时间无关的定值。在不同点上这些参数当然可以不同，即使在同一截面上也可以不同。例如因受管壁的影响，壁面处的流速、温度与管道中心处的有差别。为使问题简单起见，我们将截面参数均匀化，以平均值为代表，认为同一截面上同一参数的值都相等，各参数只沿管道长度方向或流动方向变化。只在一个方向上有变化的流动叫做一元流动或一维流动。下面我们建立一元稳定流动的基本方程。
（1） 连续性方程
在稳定流动中，因截面上的各种参数均不变，故一定截面上的流量也不随时间改变。设管道中任意两个截面1－1和2－2上的流量分别为1m和2m（skg/），如图9-1所示。若两截面间没有其它流体进出的通道，则由质量守恒原理和稳定的条件，必有21mm。即管道中所有截面的流量均相等。以A、c、v分别表示截面积、流体的流速和比容，则有
