5-4某Rankine循环的蒸汽参数为：进汽轮机的压力,温度

1、5-4某Rankine循环的蒸汽参数为：进汽轮机的压力p 6MPa，温度右=540C，汽轮机出口压力P2 =0.008MPa，如忽略所有过程的不可逆损失，试求：汽轮机出口乏气的干 度与汽轮机的做功量；水泵消耗的功量；循环所做的净功；循环热效率。1点（过热蒸汽）口 =6MPat 540o CH, =3517.0kJ/kg2点（湿蒸汽）S6.9999kJ/(kg K)p2 =0.008MPat2 =41.51CH2 =2190.0kJ/kg5 = 0= 6.9999kJ/(kg K)（H2的计算见（1）S =0.5926kJ/(kg K) Sg =8.2287kJ/(kg K)Hl =173.88

2、kJ/kg H g = 2577.0kJ/kg3点(饱和液体)p3 =0.008MPat3 =42.51CH3 =173.88kJ/kg= 0.5926kJ/(kg K)4点(未饱和水)p4 = 5 =6MPaH4 =H3 Wp =173.88 6.0423 =179.92kJ/kg（Wp的计算见（2）设汽轮机出口乏气的干度为x，则S2S _s=XSg :，(1 -X)S| = x =Sg -S6.9999 - 0.59260.8398.2287 -0.5926H2 二xHg (x)Hl =0.839 2577.0(1 _0.839) 173.88 = 2190.0kJ/kg汽轮机的做功量为

3、WS =H2 _Hj =2190.0 -3517.0 = 1327.0kJ/kg水泵消耗的功量为WP =V?k(p4 - p3) =1.0084 10J (6-0.008) 106 =6.0423 103J/kg=6.0423kJ/kg循环所做的净功为 W=WS WP =1327.0 6.0423 =1321.0kJ/kg过热蒸汽从锅炉吸收的热量为Qj = Hj -H4 =3517.0 -179.92 = 3337.1kJ/kg循环热效率为-W1321.03337.1= 0.39585-7某Rankine循环以蒸汽为工质，如加热锅炉产生的过热蒸汽参数分别为3.5MPa,440C以及8.0MPa

4、,500oC两种情况。而汽轮机排气压力均为0.006MPa，试计算这两种情况下的循环热效率及汽轮机排除废气的品质（即水气的含量）。分析计算结果说明了什么问题。解:口 =3.5MPaHi =3314.3kJ/kgP2 =0.006MPaH2 =2149.0kJ/kgS =0.5210kJ/(kgPt =8.0MPab =500CH1 =3398.1kJ/kgS =6.7229kJ/(kg K)P2 =0.006MPat2 =36.16CH2 =2070.1kJ/kgS2 =S =6.7229kJ/(kg K)S =0.5210kJ/(kg ,K) S =8.3304kJ/(kg K)t =440

5、CS =6.9781kJ/(kg K)t2 =36.16CS2=6.9781kJ/(kg K)K) Sg =8.3304kJ/(kg K)Hl =151.53kJ/kg H g =2567.4kJ/kgS2 - xSg 亠(1)SiS2 S 6.9781 0.5210 ox _. .0.827一Sg _S 一 8.3304 _0.5210 -H2 =xHg (1_x)H=0.827 2567.4 .(1 _0.827) 151.53 =2149.0kJ/kg H1 =2149.0 _3314.3=_1165.3kJ/kgot3 =36.16 CSs =0.5210kJ/(kg K)WS 二H2

6、 _8 =0.006MPaH3 =151.53kJ/kgp4 =p 二3.5MPa333V水=1.0064cm/g 二1.0064 10 -m /kg36Wp =Vk (P4 _P3)=3=3.5164 10 J/kg=3.5164kJ/kgH4 =出 Wp =151.53 .3.5164 =155.05kJ/kgW=WS Wp =_1165.3 .3.5154 =_1161.7kJ/kgQ1 二H1 =0.368Q1 3159.3 -Hi =151.53kJ/kgHg =2567.4kJ/kgS2 - xSg 亠(1 X) SS2 S 6.7229 0.5210门”，x _. 0.794一S

7、g _S 一 8.3304 _0.5210 -出二xHg (1_x)Hi=0.794 2567.4 . (1 _0.794) 151.53 =2070.1kJ/kgWs 二H2 _H1 oP3 =0.006MPat3 =36.16 CH3 =151.53kJ/kg =0.5210kJ/(kg K)p4 “1 =8.0MPaV水=1.0064cm /g 二1.0064 10-m /kgWp(P4_P3)=8.0452 10 J/kg=8.0452kJ/kgH4 =出 Wp =151.53 .8.0452 =159.58kJ/kgW=Ws Wp =_1328.0 8.0452 = _1319.9k

8、J/kgQ1 二H1 _H4 =3398.1 _159.58 = 3238.5kJ/kg亠竺一0.408Q _ 3238.5 -1过热器锅炉节流阀汽轮机5水泵t1 =500 C，该蒸汽经节流阀作绝热膨胀后压力降至P2 =5MPa,然后进入汽轮机作可逆绝热膨胀到排气压力P3 =0.005MPa，试求：在T_S图， H _S图画出此循环的示意图；汽轮机的入口温 度；每kg蒸汽在汽 轮机中的做功量；循环的热效率 （不考虑水泵的耗功）。两种情况下的循环热效率分别为0.368、0.408,汽轮机排除废气的品质分别为1-0.827=0.163、1-0.794=0.206，计算结果说明同时提高进气压力和温度

9、能够提高循环的热效率，但是汽轮机出口蒸汽的湿度有可能增加。单独提高进气温度使循环的热效率提高、出口蒸汽的湿度降低；单独提高进气压力使循环的热效率提高、出口蒸汽的湿度降低。在本例中由于进气压力的增 量过大，温度的增量相对较小，因此进气压力的提高起主导作用，湿度增加。口 =6MPa，温度5-13蒸汽动力循环的流程如左图所示。已知锅炉产生的蒸汽压力解：由p1 =6MPa、1 =500记查得也= 3422.2kJ/kg S =6.8803kJ/(kg K)1-2为节流膨胀过程，焓变为 0，即 出=也=3422.2kJ/kg。由 p2 =5MPa、H2 =3422.2kJ/kg 查得t2 =495 CS

10、 =6. 96 97 k J/( kg K )汽轮机的入口温度为t2 =495C。 2-3 为等熵过程，S3 2 =6.9697kJ/(kg K)，tft由 p3 =0.005MPa、Sb =6.9697kJ/(kg K)查得 t3 =32.56 CS =0.4718kJ/(kg K) Sg =8.4025kJ/(kg K)H, =136.50kJ/kg H g =2560.9kJ/kg上c斗、曰卄、宀 廿氐斗S3-S6.9697-0.4718状态点3为湿蒸汽，其干度为 x10.819Sg S8.40250.4718焓为 Hs 二xHg (1x)H, =0.819 2560.9 (1 -0.8

11、19) 136.50 = 2122.9kJ/kg因此，蒸汽在汽轮机中的做功量为呢=H3 -H2 =2122.9 -3422.2 - -1299.3kJ/kg状态点4为饱和液体水，其参数为p4 =0.005MPat4 =32.56CH4 =136.50kJ/kgS4 =0.4718kJ/(kg K)对应比容为V水=1.0052cm3/g状态点5为未饱和水，压力为 p5二p1 =6MPa ,焓为H5 =H4 V水(p5 -p4) =136.50 1.0052 (6 -0.005) =142.52kJ/kg水在锅炉中吸收的热量为 Q =也-H5 =3422.2 -142.52 =3279.7kJ/k

12、g故循环的热效率为二巴一竺 0.3962Q 一 3279.7 一5-21单级蒸汽压缩制冷在 T _S图上表示如左图所示，请说明:a. 12b. 24c. 4 , 5d. 56e. 6各是什么过程; 在什么设备内实现上述各个过程；这些过程在制冷循环中各起什么作用。匚22t44t 55t 66J过程绝热压缩等压冷却、冷凝等压冷却节流膨胀等压等温蒸发设备压缩机冷凝器冷凝器节流阀蒸发器作用提咼制冷 剂的压力把工质的热量带走，使 过热气体冷却成饱和蒸 汽，再冷凝成饱和液体。将饱和液体再度冷 却为未饱和液体， 以提高制冷系数降低并调节制冷剂 的压力，使制冷剂 变为湿蒸汽状态湿蒸汽在蒸发 器中吸热汽化， 变

13、成饱和蒸汽5-27某制冷装置采用氨作制冷剂，蒸发室温度为-10 C，冷凝室温度为38 C，制冷量为10 105kJ/h，试求：压缩机消耗的功率；制冷剂的流量；制冷系数。解：在氨的电子压焓图上画出制冷循环图，1T2为等熵过程，2T3是等压过程，4是等焓过程，1是等温过程。各点的焓值如下：H1 =1448.3kJ/kg,H2 =1545.5kJ/kg,H3 =H4 =245.8kJ/kg单位制冷量为q0 二已 _H4 =1448.3 _245.8 =1202.5kJ/kg制冷剂的流量（循环量）为压缩机的单位耗功量为Q010 105m -q1202.5=831.6kg/h呢=H2 _也=1545.5

14、 _ 1448.3 =97.2kJ/kg压缩机消耗的功率为mWs 片=3600831.6 97.222.45kw3600制冷系数为q。WS1202.597.2=12.4试将该装置的流程图与制冷循5-36 一台蒸汽压缩制冷装置要同时满足三种不同低温的要求, 环表示在T-S图和p_H图上。水冷器I低压汽缸1高压汽缸低压蒸发器2高压蒸发器34水冷器II低压汽缸II3- -10中 间 冷 却 罐I高压蒸发器II中间冷却罐H冷凝器三级压缩制冷的示意图5-37在25 C时，氢的状态方程式可表示为pV=RT 6.4 104p，问在25 C、303.9 105Pa时将氢气通过节流膨胀后，气体的温度是上升还是下

15、降? 解：节流膨胀为减压的等焓过程，膨胀效率为因为p ：:0，所以.T与 ij的符号相反。R则Mma71.2Thi02f()T()p _Vcp Jrw!Bdw K4i四 kJ BIS WQIHPlml | i-P =pRj? fri rmt i n idiiwrq:臨5-40采用简单的林德（Linde）循环使空气液化，空气初温为300K，膨胀前的初压为10.13MPa （绝压），节流后的压力为0.1013MPa，空气流量（标准状态）为 15L/min，试求：在理氢的状态方程式 pV=RT 6.4 104p，可以改写成V 二巴 6.4 104 PT(兰)p _V =TR _(巴 6.4 104)

16、 一6.4 104 ： 0 ?Tp p比热容Cp .0，因此J ：:0，故,-T .0,即节流膨胀后气体的温度上升。5-38压缩机出口的氨，压力为 14.18 10 Pa及温度为50 C，若按下述不同的过程膨胀到 101.3kPa。绝热节流膨胀；可逆绝热膨胀。试求氨膨胀后的温度。解：绝热节流膨胀为等焓过程；可逆绝热膨胀为等熵过程。在氨的电子Log（p）-h图上找到压力为14.18 105Pa、温度为50 C对应的点1，然后沿等焓线 （图中的竖直线）找到压力为101.3kPa的点；从点1沿等熵线找到压力为101.3kPa的点。点2状态变为点2 其参数为T2=305K,H2 = 318kJ/kg，其他点的状态保持不变。I和川存H - Cp从图中读出点和点的温度：T（1）=18.1： C,T（2）- _33.3：C。以1kg压力为0.1013MPa的空气为基准,设液化量为 xkg，从空气的T-S图中读出H =398kJ/kg,H2 =316kJ/kg,H =117kJ/kg所以空气的液化量为398 一316 =0.292398117H1 战 x 二H -H。因此，空气的液化百分数为29.2%。标准状态下空气的密度、体积流量分别为15L=1.293kg/m3,qV =15L/min60 =0.9m3/h1000每小时的液化量为m=qmx =1.1