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3121hhhht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、2020、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0wh1-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10qw＝初焓值h1排汽焓h2焓h3`焓h3循环加热量q1=h1-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0w循环热效率h3`t3`-t3（％）3445198633.3329.33341140.01861459145542.783386186538.429.3333479.070.0671521151245.173323179043.229.333279.813.870.0921533151946.7410-3一理想朗肯循环，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3131sshhth547.7K（2）平均放热温度3232sshhtc312.17K（3）循环热效率hctt143％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）平均加热温度3)(13sshhhhtABAh564K（5）平均放热温度3232sshhtc312K（6）循环热效率hctt1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/kg3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57.340273657.3406.9083435hhhh＝0.237循环功量：)24)(1(410hhhhw794kJ/kg热效率：51010hhwqw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％。如果热、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，其他条件相同，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：3121hhhh＝15.3％总耗煤量：85.01020000153.0101285.0102367Pm＝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/hp2＝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：85.02000036.0101285.031212000085.012000016hhhhPPm＝1.96kg/s＝7.06t/h供热煤耗量相同14.06t/h。总煤耗：m=7.06+14.06=21.12t/h10-7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：8.21815001m＝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：21)31(18.0/10123hhhhmm＝2.25kg/s总蒸汽量：m=m1+m2=2.48kg/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，vc＝0.73kJ/(kg.K)。解：热效率111k57.4％轴功：qw401.5kW112kTT＝703.7K最高温度vcqTT23＝1662.6Kkpp121.82MPa最高压力（定容）2323TTpp4.3MPa10-9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，pc＝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：112kTT＝889Kkpp124.78MPa3点压力和温度：p3=p223TcqTp2458K4点的压力和温度：3222313134TTvTTvvvvv＝5.4kvvpp)43(340.443MPakkppTT1)34(34＝1231K热效率：1423TTvv4.21)1(11kkk＝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，pc＝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kk/)1(11=45.3%p2=1p=0.8MPakkTT/)1(12＝530K压气机消耗的功：)12(12TTchhwpc245kJ/kgkkTT/)1(34＝478K燃气轮机作功：)43(1TTcwp403kJ/kg燃气轮机装置的轴功c)23(1TTcqp350kJ/kg1qw4