5-4某Rankine循環(huán)的蒸汽參數(shù)為：進(jìn)汽輪機(jī)的壓力,溫度

1、5-4某Rankine循環(huán)的蒸汽參數(shù)為：進(jìn)汽輪機(jī)的壓力p 6MPa，溫度右=540C，汽輪機(jī)出口壓力P2 =0.008MPa，如忽略所有過程的不可逆損失，試求：汽輪機(jī)出口乏氣的干 度與汽輪機(jī)的做功量；水泵消耗的功量；循環(huán)所做的凈功；循環(huán)熱效率。1點(diǎn)（過熱蒸汽）口 =6MPat 540o CH, =3517.0kJ/kg2點(diǎn)（濕蒸汽）S6.9999kJ/(kg K)p2 =0.008MPat2 =41.51CH2 =2190.0kJ/kg5 = 0= 6.9999kJ/(kg K)（H2的計(jì)算見（1）S =0.5926kJ/(kg K) Sg =8.2287kJ/(kg K)Hl =173.88

2、kJ/kg H g = 2577.0kJ/kg3點(diǎn)(飽和液體)p3 =0.008MPat3 =42.51CH3 =173.88kJ/kg= 0.5926kJ/(kg K)4點(diǎn)(未飽和水)p4 = 5 =6MPaH4 =H3 Wp =173.88 6.0423 =179.92kJ/kg（Wp的計(jì)算見（2）設(shè)汽輪機(jī)出口乏氣的干度為x，則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汽輪機(jī)的做功量為

3、WS =H2 _Hj =2190.0 -3517.0 = 1327.0kJ/kg水泵消耗的功量為WP =V?k(p4 - p3) =1.0084 10J (6-0.008) 106 =6.0423 103J/kg=6.0423kJ/kg循環(huán)所做的凈功為 W=WS WP =1327.0 6.0423 =1321.0kJ/kg過熱蒸汽從鍋爐吸收的熱量為Qj = Hj -H4 =3517.0 -179.92 = 3337.1kJ/kg循環(huán)熱效率為-W1321.03337.1= 0.39585-7某Rankine循環(huán)以蒸汽為工質(zhì)，如加熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽參數(shù)分別為3.5MPa,440C以及8.0MPa

4、,500oC兩種情況。而汽輪機(jī)排氣壓力均為0.006MPa，試計(jì)算這兩種情況下的循環(huán)熱效率及汽輪機(jī)排除廢氣的品質(zhì)（即水氣的含量）。分析計(jì)算結(jié)果說明了什么問題。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門”，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過熱器鍋爐節(jié)流閥汽輪機(jī)5水泵t1 =500 C，該蒸汽經(jīng)節(jié)流閥作絕熱膨脹后壓力降至P2 =5MPa,然后進(jìn)入汽輪機(jī)作可逆絕熱膨脹到排氣壓力P3 =0.005MPa，試求：在T_S圖， H _S圖畫出此循環(huán)的示意圖；汽輪機(jī)的入口溫 度；每kg蒸汽在汽 輪機(jī)中的做功量；循環(huán)的熱效率 （不考慮水泵的耗功）。兩種情況下的循環(huán)熱效率分別為0.368、0.408,汽輪機(jī)排除廢氣的品質(zhì)分別為1-0.827=0.163、1-0.794=0.206，計(jì)算結(jié)果說明同時(shí)提高進(jìn)氣壓力和溫度

9、能夠提高循環(huán)的熱效率，但是汽輪機(jī)出口蒸汽的濕度有可能增加。單獨(dú)提高進(jìn)氣溫度使循環(huán)的熱效率提高、出口蒸汽的濕度降低；單獨(dú)提高進(jìn)氣壓力使循環(huán)的熱效率提高、出口蒸汽的濕度降低。在本例中由于進(jìn)氣壓力的增 量過大，溫度的增量相對(duì)較小，因此進(jìn)氣壓力的提高起主導(dǎo)作用，濕度增加。口 =6MPa，溫度5-13蒸汽動(dòng)力循環(huán)的流程如左圖所示。已知鍋爐產(chǎn)生的蒸汽壓力解：由p1 =6MPa、1 =500記查得也= 3422.2kJ/kg S =6.8803kJ/(kg K)1-2為節(jié)流膨脹過程，焓變?yōu)?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 )汽輪機(jī)的入口溫度為t2 =495C。 2-3 為等熵過程，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狀態(tài)點(diǎn)3為濕蒸汽，其干度為 x10.819Sg S8.40250.4718焓為 Hs 二xHg (1x)H, =0.819 2560.9 (1 -0.8

11、19) 136.50 = 2122.9kJ/kg因此，蒸汽在汽輪機(jī)中的做功量為呢=H3 -H2 =2122.9 -3422.2 - -1299.3kJ/kg狀態(tài)點(diǎn)4為飽和液體水，其參數(shù)為p4 =0.005MPat4 =32.56CH4 =136.50kJ/kgS4 =0.4718kJ/(kg K)對(duì)應(yīng)比容為V水=1.0052cm3/g狀態(tài)點(diǎn)5為未飽和水，壓力為 p5二p1 =6MPa ,焓為H5 =H4 V水(p5 -p4) =136.50 1.0052 (6 -0.005) =142.52kJ/kg水在鍋爐中吸收的熱量為 Q =也-H5 =3422.2 -142.52 =3279.7kJ/k

12、g故循環(huán)的熱效率為二巴一竺 0.3962Q 一 3279.7 一5-21單級(jí)蒸汽壓縮制冷在 T _S圖上表示如左圖所示，請(qǐng)說明:a. 12b. 24c. 4 , 5d. 56e. 6各是什么過程; 在什么設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)上述各個(gè)過程；這些過程在制冷循環(huán)中各起什么作用。匚22t44t 55t 66J過程絕熱壓縮等壓冷卻、冷凝等壓冷卻節(jié)流膨脹等壓等溫蒸發(fā)設(shè)備壓縮機(jī)冷凝器冷凝器節(jié)流閥蒸發(fā)器作用提咼制冷 劑的壓力把工質(zhì)的熱量帶走，使 過熱氣體冷卻成飽和蒸 汽，再冷凝成飽和液體。將飽和液體再度冷 卻為未飽和液體， 以提高制冷系數(shù)降低并調(diào)節(jié)制冷劑 的壓力，使制冷劑 變?yōu)闈裾羝麪顟B(tài)濕蒸汽在蒸發(fā) 器中吸熱汽化， 變

13、成飽和蒸汽5-27某制冷裝置采用氨作制冷劑，蒸發(fā)室溫度為-10 C，冷凝室溫度為38 C，制冷量為10 105kJ/h，試求：壓縮機(jī)消耗的功率；制冷劑的流量；制冷系數(shù)。解：在氨的電子壓焓圖上畫出制冷循環(huán)圖，1T2為等熵過程，2T3是等壓過程，4是等焓過程，1是等溫過程。各點(diǎn)的焓值如下：H1 =1448.3kJ/kg,H2 =1545.5kJ/kg,H3 =H4 =245.8kJ/kg單位制冷量為q0 二已 _H4 =1448.3 _245.8 =1202.5kJ/kg制冷劑的流量（循環(huán)量）為壓縮機(jī)的單位耗功量為Q010 105m -q1202.5=831.6kg/h呢=H2 _也=1545.5

14、 _ 1448.3 =97.2kJ/kg壓縮機(jī)消耗的功率為mWs 片=3600831.6 97.222.45kw3600制冷系數(shù)為q。WS1202.597.2=12.4試將該裝置的流程圖與制冷循5-36 一臺(tái)蒸汽壓縮制冷裝置要同時(shí)滿足三種不同低溫的要求, 環(huán)表示在T-S圖和p_H圖上。水冷器I低壓汽缸1高壓汽缸低壓蒸發(fā)器2高壓蒸發(fā)器34水冷器II低壓汽缸II3- -10中 間 冷 卻 罐I高壓蒸發(fā)器II中間冷卻罐H冷凝器三級(jí)壓縮制冷的示意圖5-37在25 C時(shí)，氫的狀態(tài)方程式可表示為pV=RT 6.4 104p，問在25 C、303.9 105Pa時(shí)將氫氣通過節(jié)流膨脹后，氣體的溫度是上升還是下

15、降? 解：節(jié)流膨脹為減壓的等焓過程，膨脹效率為因?yàn)閜 ：:0，所以.T與 ij的符號(hào)相反。R則Mma71.2Thi02f()T()p _Vcp Jrw!Bdw K4i四 kJ BIS WQIHPlml | i-P =pRj? fri rmt i n idiiwrq:臨5-40采用簡(jiǎn)單的林德（Linde）循環(huán)使空氣液化，空氣初溫為300K，膨脹前的初壓為10.13MPa （絕壓），節(jié)流后的壓力為0.1013MPa，空氣流量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）為 15L/min，試求：在理氫的狀態(tài)方程式 pV=RT 6.4 104p，可以改寫成V 二巴 6.4 104 PT(蘭)p _V =TR _(巴 6.4 104)

16、 一6.4 104 ： 0 ?Tp p比熱容Cp .0，因此J ：:0，故,-T .0,即節(jié)流膨脹后氣體的溫度上升。5-38壓縮機(jī)出口的氨，壓力為 14.18 10 Pa及溫度為50 C，若按下述不同的過程膨脹到 101.3kPa。絕熱節(jié)流膨脹；可逆絕熱膨脹。試求氨膨脹后的溫度。解：絕熱節(jié)流膨脹為等焓過程；可逆絕熱膨脹為等熵過程。在氨的電子Log（p）-h圖上找到壓力為14.18 105Pa、溫度為50 C對(duì)應(yīng)的點(diǎn)1，然后沿等焓線 （圖中的豎直線）找到壓力為101.3kPa的點(diǎn)；從點(diǎn)1沿等熵線找到壓力為101.3kPa的點(diǎn)。點(diǎn)2狀態(tài)變?yōu)辄c(diǎn)2 其參數(shù)為T2=305K,H2 = 318kJ/kg，其他點(diǎn)的狀態(tài)保持不變。I和川存H - Cp從圖中讀出點(diǎn)和點(diǎn)的溫度：T（1）=18.1： C,T（2）- _33.3：C。以1kg壓力為0.1013MPa的空氣為基準(zhǔn),設(shè)液化量為 xkg，從空氣的T-S圖中讀出H =398kJ/kg,H2 =316kJ/kg,H =117kJ/kg所以空氣的液化量為398 一316 =0.292398117H1 戰(zhàn) x 二H -H。因此，空氣的液化百分?jǐn)?shù)為29.2%。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的密度、體積流量分別為15L=1.293kg/m3,qV =15L/min60 =0.9m3/h1000每小時(shí)的液化量為m=qmx =1.1