某R循环的蒸汽参数为：进汽轮机的压力,温度

1、5-4某Rankine彳循环的蒸汽参数为：进汽轮机的压力广6MPa ,温度广540C，汽轮机出口压力乙=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。解：查附录四得，各点的参数如下:1点（过热蒸汽）p = 6MPaH = 3517.0kJ/kg2点(湿蒸汽)p = 0.008MPaH2 = 2190.0kJ/kgt = 540oCS = 6.9999kJ/(kg - K)t = 41.51oCS 2 = *= 6.9999kJ/(kg - K)S = 0.5926kJ/(kg - K) S = 8.2287

2、kJ/(kg - K)H= 173.88kJ/kg H = 2577.0kJ/kg3点(饱和液体)p = 0.008MPaH = 173.88kJ/kg4点(未饱和水)p = p = 6MPat = 42.51oCS3 = 0.5926kJ/(kg - K)H 4 = H 3 + W = 173.88 + 6.0423 = 179.92kJ/kg设汽轮机出口乏气的干度为X，贝9S =xS + (1-x)S n x =工=冬一爵926 = 0.839 2 gI S S8.2287 0.5926H 2 = xH + (1 x) H= 0.839 x 2577.0 + (10.839) x 173.

3、88 = 2190.0kJ/kg（K的计算见（2）汽轮机的做功量为 W = H 2 H1 = 2190.0 3517.0 = 1327.0kJ/kg水泵消耗的功量为W =匕(p4 p3) = 1.0084 X10-3 x (6 0.008)x106 = 6.0423 x 103 J/kg=6.0423kJ/kg循环所做的净功为 W=WS + W = 1327.0 + 6.0423 = 1321.0kJ/kg过热蒸汽从锅炉吸收的热量为q=气H 4 = 3517.0 179.92 = 3337.1kJ/kg循环热效率为门=W =性=0.3958玲 3337.15-7某Rankine循环以蒸汽为工质

4、，如加热锅炉产生的过热蒸汽参数分别为3.5MPa,440oC以及8.0MPa,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：t = 440oCS = 6.9781kJ/(kg - K)t = 36.16oCS = S = 6.9781kJ/(kg - K)2S =18.3304kJ/(kg - K)H = 2567.4kJ/kgp = 3.5MPaH11 = 3314.3kJ/kg p = 0.006MPaH = 2149.0kJ/kgS2= 0.5210kJ/(kg - K)

5、H = 151.53kJ/kgS = xS + (1 x) S x =69781 - 0.5210 = 0.827S - S 8.3304 - 0.5210H = xH + (1 x) H=0.827 凌2567.4 + (10.827) x151.53 = 2149.0kJ/kgW = H H = 2149.0 3314.3 = -1165.3kJ/kgt = 36.16oCS： = 0.5210kJ/(kg - K)S 21p = 0.006MPaH = 151.53kJ/kg p = p = 3.5MPaV = 1.0064cm3 /g = 1.0064 x 10-3 m3 /kgW =

6、 V (p p ) = 1.0064x10-3 x (3.5 0.006)x106=3.5 1 64 x103J/kg=3.5164kJ/kgH = H + W = 151.53 + 3.5164 = 155.05kJ/kgW=W + W = 1165.3 + 3.5154 = 1161.7kJ/kgQ = H - H = 3314.3 155.05 = 3159.3kJ/kg1 W1161.7门=0.368Q 3159.3p = 8.0MPaH11 = 3398.1kJ/kgp2 = 0.006MPaH = 2070.1kJ/kgS2= 0.5210kJ/(kg - K)H = 151.53

7、kJ/kgS = xS + (1 x)S x =67229 一 爵210 = 0.794S S 8.3304 0.5210H = xH + (1 x) H=0.794 x2567.4 + (10.794) x151.53 = 2070.1kJ/kgW = H H = 2070.1 3398.1 = 1328.0kJ/kgp3 = 0.006MPaH = 151.53kJ/kg p = p = 8.0MPaV = 1.0064cm3 /g = 1.0064 x 10-3 m3 /kgW = V (p p ) = 1.0064 x10-3 x (8.0 0.006) x106=8.0452 x10

8、3 J/kg=8.0452kJ/kgH = H + W = 151.53 + 8.0452 = 159.58kJ/kgW=W + W = 1328.0 + 8.0452 = 1319.9kJ/kgQ = H - H = 3398.1 159.58 = 3238.5kJ/kg1 W1 13419.9门=0.408Q 3238.5t = 500oCS = 6.7229kJ/(kg - K)t = 36.16oCS = S = 6.7229kJ/(kg - K)2S =18.3304kJ/(kg - K)H = 2567.4kJ/kgt = 36.16oCS= 0.5210kJ/(kg - K)两种

9、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。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p1 = 6MPa，温度水泵t1 = 500oC ,该蒸汽经节流阀作绝热膨胀后压力降至 p2 = 5MPa

10、，然后进入汽轮机作可逆绝热膨胀到排气压力 p = 0.005MPa，试求：3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)。解：由 p1= 6MPa、t1= 500 oC 查得H1= 3422.2kJ/kgS1 = 6.8803kJ/(kg - K)1-2为节流膨胀过程，焓变为0，即H2 = H1= 3422.2kJ/kg。由 P2 = 5MPa、H2 = 3422.2kJ/kg 查得七=495 oCS2 = 6.9697kJ/(kg - K)汽轮机的入口温度为七=495oC。2-3 为等熵过程，S3 = S2

11、 = 6.9697kJ/(kg - K)，由 p3 = 0.005MPa、S3 = 6.9697kJ/(kg - K)查得 t3 = 32.56。CS = 0.4718kJ/(kg - K) S = 8.4025kJ/(kg - K)H = 136.50kJ/kg H = 2560.9kJ/kg状态点3为湿蒸汽，其干度为“=6：027- 0*18 =0.819S S 8.4025 0.4/18焓为 H3 = xH + (1 x)H = 0.819 x 2560.9 + (1 0.819) x 136.50 = 2122.9kJ/kg因此，蒸汽在汽轮机中的做功量为K = H 3 H 2 = 21

12、22.9 3422.2 = 1299.3kJ/kg状态点4为饱和液体水，其参数为p = 0.005MPaH 4 = 136.50kJ/kgt = 32.56oCS4 = 0.4718kJ/(kg - K)对应比容为V水 = 1.0052crn3/g状态点5为未饱和水，压力为p5 = p1 = 6MPa，焓为H = H + V (p p ) = 136.50 +1.0052 x (6 0.005) = 142.52kJ/kg54 水 54水在锅炉中吸收的热量为g = H1 H5 = 3422.2 142.52 = 3279.7kJ/kg一W1299 3e / /故循环的热效率为门=-Q =至祈

13、=0.3962T 氏X1 T 22 T 44 T 55 T 66 T 1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高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， 变成饱和蒸汽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： 弋(l)a. 1 2b. 2 4c. 4 5d. 5 6e. 6 1 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。

14、S5-27某制冷装置采用氨作制冷剂，蒸发室温度为-10oC，冷凝室温度为38oC，制冷量为10X 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，1一2为等熵过程，23是等压过程，34是等 焓过程，4一1是等温过程。各点的焓值如下：H= 1448.3kJ/kg,H 2 = 1545.5kJ/kg,H 3 = H4 = 245.8kJ/kg单位制冷量为制冷剂的流量（循环量）为压缩机的单位耗功量为压缩机消耗的功率为制冷系数为q0 = H- H 4 = 1448.3 - 245.8 = 1202.5kJ/kgQ10 x 105m = o = 83

15、1.6kg/hq01202.5K = H2 -气=1545.5 -1448.3 = 97.2kJ/kgP= mW =地四=22.45kw t 36003600q 1202.5s =% = 12.4W 97.25-36 一台蒸汽压缩制冷装置要同时满足三种不同低温的要求，试将该装置的流程图与制冷循 环表示在T-S图和p - H图上。高压汽缸水冷器II 低压汽缸II水冷器I低压汽缸I2三级压缩制冷的示意图三级压缩制冷的T-S图和p - H图5-37在25oC时，氢的状态方程式可表示为pV = RT + 6.4 x 104p ,问在25oC、303.9x 105Pa时将氢气通过节流膨胀后，气体的温度是

16、上升还是下降？解：节流膨胀为减压的等焓过程，膨胀效率为修13p ) / Hp因为Ap 0，所以AT与七的符号相反。dVT ()-VST pCp氢的状态方程式pV = RT + 6.4 x 104 p，可以改写成V =匹 + 6.4 x 104p(竺)=R%T p pT(竺)-V = TR-(竺 + 6.4x 104)= -6.4x 104 0，因此七 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14.18x105Pa及温度为50oC，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。

17、在氨的电子Log（p）-h图上找到压力为14.18x105Pa、温度为50oC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。从图中读出点和点的温度：孔）=18.1C,七）=-33.3oC。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：在理想操作下，空气的液化百分数与每小时的液化量；若换热器热端温差是5oC ,由外界传入 的热量为3.34kJ/kg。问对液化量的影响如何。解：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图中读出气=398kJ/kg, H 2 = 316kJ/kg, H 0 = 117kJ/kg所以空气的液化量为x = HH = 398 一 316 = 0.292H1 - H 0 398 -117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p = 1.293kg/m3, q = 15L / min = x 60 = 0.9m