初参数为p1=0.2MPa、t1=27℃的空气以速度cf1=100m/s进入一个出口面积为250平方厘米的渐缩喷管。如果喷管的背压pb=0.1MPa，求该喷管的流量和出口流速。空气取定值比定压热容为1.005kJ/kg.K，定熵指数为1.4。假设喷管内的流动为可逆绝热。
题目
初参数为p1=0.2MPa、t1=27℃的空气以速度cf1=100m/s进入一个出口面积为250平方厘米的渐缩喷管。如果喷管的背压pb=0.1MPa，求该喷管的流量和出口流速。空气取定值比定压热容为1.005kJ/kg.K，定熵指数为1.4。假设喷管内的流动为可逆绝热。
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参考答案和解析
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第1题：
某喷管内空气初始流速和温度分别为20m／s、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（ ）。
A． 238m／s
B． 242m／s
C． 246m／s
D． 252m／s答案：C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：
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第2题：
当空气以亚音速进入喷管时，流体速度（），该喷管为渐缩喷管。
正确答案:增大 -
第3题：
空气流经喷管，进口压力为1MPa。出口压力为0.6MPa，应选用（）型喷管。
- A、渐扩
- B、渐缩
- C、缩放
- D、直管
正确答案:B -
第4题：
当蒸汽在喷管内膨胀时，下列几何条件中不正确的一项是（）
- A、当喷管内汽流为亚声速流动时，则dA＜0，汽流的横截面积随着汽流加速而逐渐减小，这种喷管称为渐缩喷管
- B、当喷管内汽流为超声速流动时，则dA＞0，汽流的横截面积随着汽流加速而逐渐增大，这种喷管称为渐扩喷管
- C、当喷管内汽流速度等于当地声速时，则dA＝0，即喷管的横截面积达到最小值，这个截面为临界截面或称喉部截面
- D、欲使汽流在喷管中自亚声速增加至超声速，则汽道横截面积沿汽流方向的变化应由渐扩变为渐缩
正确答案:D -
第5题：
水蒸气的初参数为p1==20bar，t1=350℃，经喷管流入压力为1bar的空间时，应采用（）喷管，其出口速度（）音速。
正确答案:缩放；大于 -
第6题：
0.16Mpa、57℃的空气流过一收缩喷管，终压为0.1Mpa，初速可以略去。如喷管效率为92%，求排气流速。已知cp＝1.004kJ/kg•K，Rg＝287J/kg•K。
正确答案: 已知：p1=0.16Mpa，t1=57℃；p2=0.1Mpa；ηN=0.92
（1）可逆绝热过程出口温度T2s=T1（p2/p1）（k-1）/k=288.66K
理想出口流速c2s=[2000cp（T1-T2s）]1/2=288.63m/s
（2）喷管速度系数ψ＝ηN1/2=0.9592
实际出口流速c2=ψc2s=276.84m/s -
第7题：
空气初态压力为3bar，出口压力为1bar，则应采用渐缩渐放型喷管，以使空气在喷管内得到充分膨胀。
正确答案:错误 -
第8题：
工质在既定的缩放喷管中作定熵流动，当入口参数不变时若降低背压，问其流量、出口速度是否会增加？为什么？
正确答案:不会增加。因为入口参数喉部临界状态也就不会变，降低背压，流量保持此临界状态不变。 -
第9题：
影响喷管喷气速度的因素是（）.
- A、喷管进口总温、实际落压比和流动损失
- B、喷管的长度和直径
- C、喷管出口处的总温和大气温度
- D、喷管的直径和反压
正确答案:A -
第10题：
空气流经喷管，进口压力为1Mpa，出口压力为0.6MPa，该喷管是（）形。
- A、渐扩
- B、渐缩
- C、缩放
- D、直管
正确答案:B -
第11题：
单选题当空气以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： C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。 -
第12题：
填空题当空气以亚音速进入喷管时，流体速度（），该喷管为渐缩喷管。正确答案： 增大解析： 暂无解析 -
第13题：
空气流经渐缩喷管，进口压力为1Mpa，背压力为0.6MPa，出口压力为（）。
- A、0.1MPa
- B、0.6MPa
- C、0.528MPa
- D、1MPa
正确答案:B -
第14题：
空气自贮气筒经喷管射出，筒中压力维持78.46×105Pa，温度为15℃。外界压力为0.9807×105Pa。若喷管的最小截面积为20mm2,试求空气自喷管射出的最大流量。若在上述条件下采用渐缩喷管或渐缩渐放喷管，其结果有何不同? 已知cp＝1.004kJ/kg•K，Rg＝287J/kg•K。
正确答案: 已知：p1=7.846Mpa，t1=15℃；p2=0.09807Mpa；Amin=20mm2
（1）渐缩喷管： pcr=νcrp0=4.143Mpa>p2 空气在渐缩喷管出口只能达到临界压力，无法膨胀到p2 Tcr=T1νcr (k-1)/k=240.09K vcr=RgTcr/pcr=0.01663m3/kg 出口流速ccr=[2000cp(T1-Tcr)]1/2=310.66m/s 质量流量qm,cr=Aminccr/vcr=0.3736kg/s为此渐缩喷管能达到的最大质量流量
（2）渐缩渐放喷管： 根据质量守恒原理，喷管各截面上的质量流量都等于临界流量，因此其质量流量与渐缩喷管相等。 -
第15题：
简述当渐缩喷管入口总压Pa不变，而其背压Pb下降时，喷管出口截面的流速c2及喷管流量m是如何变化的？并解释这种变化规律的原因。
正确答案: 当渐缩喷管入口总压0p不变，而其背压bp下降时，渐缩喷管出口速度2C会增大，直到2C等于临界速度时不再增大，喷管质量流量m随着bp下降而增加到等于最大流量后不再增加。2C达到crC后不再增加是因为在渐缩喷管条件下，虽然有获得超音速气流的压力条件，但没有满足喷管截面扩大的几何条件。质量流量m增加到maxm以后就不能在增加了，其原因是当喷管的最小截面上1M 时，该截面已具有最大流通能力。 -
第16题：
若渐缩喷管入口参数不变，则出口截面压力与喷管背压（）
- A、有关
- B、关系不大
- C、有一定关系
- D、完全无关
正确答案:C -
第17题：
当空气以M＜1的亚音速进入喷管而以M>1的超音速流出喷管时，流体速度（），该喷管为（）喷管。
- A、增大，缩放
- B、减小，渐扩
- C、减小，渐缩
- D、增大，渐缩
正确答案:A -
第18题：
在流量相同条件下，工质在渐缩喷管中作有摩阻的绝热流动与可逆绝热流动相比，喷管出口的面积需（）。
正确答案:增大 -
第19题：
缩放喷管背压pb
- A、出口气流流速为超音速
- B、喉部截面气流为声速
- C、喉部气流压力为pcr
- D、出口气流压力为pb
正确答案:A,B,C,D -
第20题：
空气在渐缩喷管内可逆绝热稳定流动，其滞止压力为0.8MPa，喷管后的压力为0.2MPa，若喷管因出口磨损截去一段，则喷管出口空气的参数变化为（）
- A、流速不变，流量不变
- B、流速降低，流量减小
- C、流速不变，流量增大
- D、流速降低，流量不变
正确答案:C -
第21题：
空气流经渐缩喷管，进口压力为1Mpa，背压力为0.1MPa，出口压力为（）。
- A、0.1MPa
- B、0.6MPa
- C、0.528MPa
- D、1MPa
正确答案:C -
第22题：
空气流经喷管，进口压力为1Mpa，出口压力为0.1MPa，该喷管是（）形。
- A、渐扩
- B、渐缩
- C、缩放
- D、直管
正确答案:C -
第23题：
单选题有一股气流从渐缩喷管中流出，已知工质的初态滞止压力p0＝0.026MPa，临界压力比εcr＝0.578，若喷管出口外的介质压力pb＝0.004MPa，则喷管出口截面流速将（ ）。A小于当地音速
B等于当地音速
C大于当地音速
D不确定
正确答案： B解析：
由题意可知，压力比ε＝pb/p0＝0.004/0.026＝0.154＜εcr＝0.578。对于渐缩喷管，当压力比等于临界压力比时，喷管出口流速达到音速，喷管气体流量达到最大值；背压进一步降低，压力比减小，即压力比小于临界压力比，不会改变渐缩喷管出口的临界状态，所以喷管出口截面流速仍等于当地音速。 -
第24题：
单选题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： A解析： 背压升高时，出口流速因压力比升高而达不到当地音速，流量降低；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，流量保持设计值。