工程热力学课后作业答案（第十章）第五版

本文格式为Word版，下载可任意编辑——工程热力学课后作业答案（第十章）第五版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?t?h1?h2h1?h3

h1为主蒸汽参数由初参数16.5MPa、550℃定查表得：h1=3433kJ/kgs1=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、2023、2045、2066kJ/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、205.29kJ/kg故热效率分别为：

44.9％、44％、43.35％、42.8%、42.35％

10-2某朗肯循环的蒸汽参数为：t1＝500℃、p2＝1kPa，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t1＝500℃，p1分别为4、9、14MPa时初焓值分别为：h1=3445、3386、3323kJ/kg

熵为s1=7.09、6.658、6.39kJ/(kg.K)

p2＝1kPa(s2=s1)对应的排汽焓h2：1986、1865、1790kJ/kg3点的温度对应于2点的饱和温度t3=6.98℃、焓为29.33kJ/kgs3=0.106kJ/(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、43.2kJ/kg

循环加热量分别为：q1=h1-h3`=3411、3347、3279.8kJ/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、6.39kJ/(kg.K)

p2＝1kPa对应的排汽干度0.79、0.74、0.71（5）循环热效率??初焓值h1排汽焓焓h2h3`w0q1＝

凝结水泵消耗功量h3`-h3进出口水的温差汽轮机作功量h1-h2循环净功w0焓h3循环加热量q1=h1-循环热效率h3`34451986338618653323179033.3329.33341138.443.229.33334729.333279.849.0713.87t3`-t30.01860.0670.092145915211533145515121519（％）42.7845.1746.74

10-3一理想朗肯循环，以水作为工质，在循环最高压力为14MPa、循环最高温度540℃和循环最低压力7kPa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、6.529kJ/(kg.K)2点焓和熵分别为：2027kJ/kg、6.529kJ/(kg.K)3点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为：163.38kJ/kg、0.5591kJ/(kg.K)（1）平均加热温度

th?h1?h3s1?s3h2?h3s2?s3?547.7K

（2）

tc?平均放热温度

?312.17K

（3）循环热效率tcth?43％

??1?

10-4一理想再热循环，用水作为工质，在汽轮机入口处蒸汽的状态为14MPa、540℃，再热状态为3MPa、540℃和排汽压力7kPa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、6.529kJ/(kg.K)3点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为：163.38kJ/kg、0.5591kJ/(kg.K)

再热入口焓B：压力为3MPa，熵为6.529kJ/(kg.K)，hB=2988kJ/kg

再热出口焓A：hA=3547kJ/kg，sA=7.347kJ/(kg.K)2点焓和熵分别为：2282kJ/kg、7.347kJ/(kg.K)

（4）th?平均加热温度

?564K

h1?h3?(hA?hB)sA?s3（5）

tc?平均放热温度

?312K

h2?h3s2?s3（6）循环热效率

??1?tcth?44.7％

10-5某回热循环，新汽压力为10MPa，温度为400℃，凝汽压力50kPa，凝结水在混合式回热器中被2MPa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=6.211kJ/(kg.K)排汽2点焓为：h2=2155kJ/kg

3点焓和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2MPa和s4=s1）：h4=2736kJ/kg2MPa对应的饱和温度212.37℃，h5=908.6kJ/kg求抽汽率??h5?h3h4?h3?908.6?340.572736?340.57＝0.237

循环功量：

w0?h1?h4?(1??)(h4?h2)?794kJ/kg

热效率：??w0q1?w0h1?h5?36.2％

10-6某厂的热电站功率12MW，使用背压式汽轮机p1＝3.5MPa，t1＝435℃、p2＝0.8MPa，排汽全部用于供热。假设煤的发热值为20000kJ/kg，计算电厂的循环热效率及耗煤量。设锅炉效率为85％。假使热、电分开生产，电能由p2＝7kPa的凝汽式汽轮机生产，热能（0.8MPa的230℃的蒸汽）由单独的锅炉供应，其他条件一致，试比较耗煤量。设锅炉效率同上。解：1点的焓h1=3303kJ/kg、s1=6.957kJ/(kg.K)

排汽点焓（s2=s1）h2=2908kJ/kg

锅炉进口水焓（0.8MPa对应的饱和水焓）h3=720.9kJ/kg热效率：??总耗煤量：

m?P?12?1063h1?h2h1?h3＝15.3％

??2?10?0.8570.153?20000?10?0.85＝4.61kg/s=16.6t/h

有15.3％的热能发电，发电煤耗为：m1=m??=0.705kg/s＝2.54t/h

p2＝7kPa对应的排汽焓和锅炉进口水焓：h2=2161kJ/kgh3=163.38kJ/kg电的耗煤量：m1?P20000?1?0.85?20000?Ph1?h2h1?h3?0.85?12?1060.36?20000?0.85＝1.96kg/s＝7.06

t/h

供热煤耗量一致14.06t/h。

总煤耗：m=7.06+14.06=21.12t/h

10-7小型供热、供电联合电站，进入汽轮机新蒸汽的压力为1MPa、温度为200℃，汽轮机供热抽汽压力为0.3MPa，抽汽通过热交换器后变成0.3MPa的饱和液体，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）的相对内效率都为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：0.3MPa的饱和液体、饱和汽、汽化潜热的焓：

561.4kJ/kg，2725.5kJ/kg、2181.8kJ/kg进入热交换器的抽汽量：m1?5002181.8＝0.23kg/s

新汽焓h1=2827kJ/kg，s1=6.693kJ/(kg.K)排汽焓(s2=s1)h2=2295kJ/kg抽汽焓(s3=s1)h3=2604kJ/kg乏汽量：m2?1?10/0.8?m1(h1?h3)h1?h23＝2.25kg/s

总蒸汽量：m=m1+m2=2.48kg/s

10-8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700kJ/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??1?1?k?1?57.4％

轴功：

w?q??401.5kW

T2?T1?k?1＝703.7K

最高温度

T3?T2?qcv＝1662.6K

p2?p1?k?1.82MPa

最高压力（定容）

p3?p2T3T2?4.3MPa

10-9狄塞尔循环压缩比?＝15，压缩冲程初始压力为105kPa，初始温度为20℃，循环吸热量为1600kJ/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?p2?p1?k?1＝889K

k?4.78MPa

3点压力和温度：p3=p2T3?qcp?T2?2458K

4点的压力和温度：

v4v3?v1v3?v1T3v2?T2T3?＝5.4

T2v3kp4?p3()?0.443MPa

v4T4?T3(p4p3k?1)k＝1231K

k热效率：??v3v2?T4T1?4.2??1???1k?1k(??1)?＝52％

10－10燃气轮机进气参数为p1＝0.1MPa、t1＝17℃、?＝8，工质定压吸热终了温度t3＝600℃，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机装置的轴功。

解：循环热效率??1?1?(k?1