工程热力学课后作业问题详解chapter10

1、10-1 蒸汽朗肯循环的初参数为 16.5MPa、550，试计算在不同背压 p2=4、 6、8、10及 12kPa时的热效率。解：朗肯循环的热效率h1 h2tt h1 h3h1 为主蒸汽参数由初参数 16.5MPa、550定查表得： h1=3433kJ/kg s1=6.461kJ/（kg.K）h2 由背压和 s1定查 h-s 图得：p2=4、6、8、10、12kPa时分别为h2=1946、1989、2020、2045、2066 kJ/kgh3 是背压对应的饱和水的焓查表得。p2=4、6、8、10、12kPa时饱和水分别为h3=121.41、151.5、173.87、191.84、 205.29

2、 kJ/kg 故热效率分别为：44.9、 44、 43.35、 42.8%、 42.3510-2 某朗肯循环的蒸汽参数为： t1500、 p21kPa，试计算当 p1 分别为 4、9、14MPa 时；（ 1）初态焓值及循环加热量； （ 2）凝结水 泵消耗功量及进出口水的温差； （3）汽轮机作功量及循环净功； （ 4） 汽轮机的排汽干度；（5）循环热效率。解：（1）当 t1500， p1 分别为 4、9、14MPa 时初焓值分别为：h1=3445、3386、 3323 kJ/kg熵为 s1=7.09、6.658、6.39 kJ/(kg.K)p21kPa(s2=s1)对应的排汽焓 h2： 1986

3、、1865、 1790 kJ/kg3 点的温度对应于 2 点的饱和温度 t3=6.98、焓为 29.33 kJ/kgs3=0.106 kJ/(kg.K)3点压力等于 p1， s3=s3，t3=6.9986、7.047、7.072则焓 h3分别为： 33.33、 38.4、43.2 kJ/kg循环加热量分别为： q1=h1-h3=3411、 3347、 3279.8 kJ/kg( 2)凝结水泵消耗功量： h3-h3进出口水的温差 t3-t3( 3)汽轮机作功量 h1-h2循环净功 w0 h1-h2-( h3-h3)(4)汽轮机的排汽干度s2=s1=7.09、6.658、 6.39 kJ/(kg.

4、K)p21kPa 对应的排汽干度 0.79、0.74、0.715)循环热效率w0q1初焓焓循环凝结水进出汽轮循循环焓汽h3h3加热泵消耗口水机作环热效值焓量功量的温功量净率h1h2q1=hh3-h3差h1-h2功w0(1-h3t3-t3)34419833.329.3341140.018145914542.7563365833818638.429.333479.070.067152115145.16532733217943.229.33279.13.870.092153315146.730389410-3 一理想朗肯循环，以水作为工质，在循环最高压力为14MPa、循环最高温度 540和循环最低压

5、力 7 kPa 下运行。若忽略泵功，试 求：(1)平均加热温度；(2)平均放热温度；(3)利用平均加热温度 和平均放热温度计算循环热效率。解： 1点焓和熵分别为： 3433kJ/kg、6.529 kJ/(kg.K)2 点焓和熵分别为： 2027kJ/kg、 6.529 kJ/(kg.K)3 点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为： .38kJ/kg、 0.5591 kJ/(kg.K)1) 平均加热温度th h1 h3 547.7K s1 s32) 平均放热温度tc h2 h3 312.17K s2 s33)循环热效率1 tc 43th10-4一理想再热循环， 用水作为工质， 在汽轮机入口处蒸汽的

6、状态为 14 MPa、540，再热状态为 3 MPa、540和排汽压力 7 kPa下运行。 如忽略泵功，试求：(1)平均加热温度；(2)平均放热温度；(3)利 用平均加热温度和平均放热温度计算循环热效率。解： 1点焓和熵分别为： 3433kJ/kg、6.529 kJ/(kg.K)3 点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为：.38kJ/kg、 0.5591 kJ/(kg.K)再热入口焓 B：压力为 3 MPa，熵为 6.529 kJ/(kg.K)，hB=2988 kJ/kg再热出口焓 A：hA=3547 kJ/kg，sA=7.347 kJ/(kg.K)2 点焓和熵分别为： 2282kJ/kg、 7

7、.347 kJ/(kg.K)( 4) 平均加热温度h1 h3 (hA hB )th3 A B 564KsA s3( 5) 平均放热温度tc h2 h3 312Ks2 s3(6) 循环热效率1 tc 44.7th10-5某回热循环，新汽压力为 10 MPa，温度为 400，凝汽压力 50kPa， 凝结水在混合式回热器中被 2 MPa 的抽汽加热到抽汽压力下的饱和 温度后经给水泵回到锅炉。 不考虑水泵消耗的功及其他损失， 计算循 环热效率及每千克工质的轴功。解：1 点焓和熵分别为： h1=3096kJ/kg、s1=6.211 kJ/(kg.K)排汽 2 点焓为： h2=2155kJ/kg3 点焓和

8、熵分别查饱和压力下的饱和水表为： h3=340.57kJ/kg抽汽点 4 的焓(查 2 MPa 和 s4=s1)：h4=2736 kJ/kg2 MPa 对应的饱和温度 212.37， h5=908.6 kJ/kg求抽汽率h5 h3 908.6 340.57 0.237h4 h3 2736 340.57循环功量：w0 h1 h4 (1 )(h4 h2) 794 kJ/kg热效率： w0 w0 36.2q1 h1 h510-6 某厂的热电站功率 12MW ，使用背压式汽轮机 p13.5MPa ， t1435、 p20.8 MPa，排汽全部用于供热。假设煤的发热值为 20000kJ/kg，计算电厂的

9、循环热效率及耗煤量。设锅炉效率为 85。 如果热、电分开生产，电能由 p27kPa 的凝汽式汽轮机生产，热能 (0.8 MPa 的 230的蒸汽)由单独的锅炉供应，其他条件相同，试 比较耗煤量。设锅炉效率同上。解：1 点的焓 h1=3303 kJ/kg、s1= 6.957kJ/(kg.K)排汽点焓（ s2=s1）h2=2908 kJ/kg锅炉进口水焓（ 0.8 MPa对应的饱和水焓） h3=720.9 kJ/kg热效率：hh11 hh32 15.3总耗煤量：P 12 106m P7 12 10 3 4.61kg/s=16.6t/h2 107 0.85 0.153 20000 103 0.85有

10、 15.3的热能发电，发电煤耗为： m1=m =0.705 kg/s2.54 t/hp27kPa对应的排汽焓和锅炉进口水焓：h2=2161 kJ/kgh3=.38 kJ/kg电的耗煤量：m1 P20000 1 0.85P20000 h1 h2 0.85h1 h3612 1060.36 20000 0.851.96kg/s7.06 t/h 供热煤耗量相同 14.06 t/h。总煤耗： m=7.06+14.06=21.12 t/h10-7小型供热、供电联合电站，进入汽轮机新蒸汽的压力为1 MPa、温度为 200，汽轮机供热抽汽压力为 0.3 MPa，抽汽通过热交换器 后变成 0.3 MPa 的饱和

11、液体，返回动力循环系统。汽轮机乏汽压力为 40kPa。汽轮机需要输出 1MW 的总功率，而热交换器要求提供 500kW 的供热率。设汽轮机两段（即抽汽前后）的相对效率都为0.8。试计算进入汽轮机的总蒸汽量和进入热交换器的抽汽量。解：0.3 MPa的饱和液体、饱和汽、汽化潜热的焓：561.4 kJ/kg，2725.5 kJ/kg、 2181.8 kJ/kg 进入热交换器的抽汽量： m1 500 0.23kg/s2181.8 新汽焓 h1=2827 kJ/kg，s1=6.693 kJ/(kg.K) 排汽焓(s2=s1)h2=2295 kJ/kg 抽汽焓(s3=s1)h3=2604 kJ/kg 乏汽

12、量： m2 1 103/0.8 m1(h1 h3) 2.25 kg/sh1 h2 总蒸汽量： m=m1+m2=2.48 kg/s10-8 奥托循环压缩比 8，压缩冲程初始温度为 27，初始压力为 97kPa，燃料燃烧当中对工质的传热量为 700 kJ/kg，求循环中的最高 压力、最高温度、循环的轴功及热效率。设工质k=1.41， cv 0.73kJ/(kg.K) 。解：热效率11 1k 1 57.4轴功：w q 401.5kWT2 T1 k 1 703.7K最高温度T3 T2 q 1662.6Kcvp2 p1 k 1.82MPa最高压力(定容)T3p3 p2T3 4.3MPaT210-9 狄塞

13、尔循环压缩比 15，压缩冲程初始压力为 105kPa，初始温 度为 20，循环吸热量为 1600 kJ/kg，设工质 k=1.41 ， cp 1.02kJ/(kg.K)。求循环中各点压力、温度、热效率。解： 2点的压力和温度：T2 T1 k 1 889Kp2 p1 k 4.78 MPa3 点压力和温度：p3=p2T3 q T2 2458K cpv4v3p44 点的压力和温度：v1 v1 T2 5.4 v3 T3 T3v2T2 p3(v3)k 0.443 MPa v4T4k1T3(pp43) k 1231K热效率：vv23 TT14 4.21 k(1)1k 1 52k(1) k 11010 燃气轮机进气参数为 p10.1MPa、t117、 8，工质定 压吸热终了温度 t3600，设 k=1.41，cp 1.02kJ/(kg.K)。求循环热 效率、压气机消耗的功及燃气轮