某R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彳循環(huán)的蒸汽參數(shù)為：進(jìn)汽輪機(jī)的壓力廣6MPa ,溫度廣540C，汽輪機(jī)出口壓力乙=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。解：查附錄四得，各點(diǎn)的參數(shù)如下:1點(diǎn)（過熱蒸汽）p = 6MPaH = 3517.0kJ/kg2點(diǎn)(濕蒸汽)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點(diǎn)(飽和液體)p = 0.008MPaH = 173.88kJ/kg4點(diǎn)(未飽和水)p = p = 6MPat = 42.51oCS3 = 0.5926kJ/(kg - K)H 4 = H 3 + W = 173.88 + 6.0423 = 179.92kJ/kg設(shè)汽輪機(jī)出口乏氣的干度為X，貝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的計(jì)算見（2）汽輪機(jī)的做功量為 W = H 2 H1 = 2190.0 3517.0 = 1327.0kJ/kg水泵消耗的功量為W =匕(p4 p3) = 1.0084 X10-3 x (6 0.008)x106 = 6.0423 x 103 J/kg=6.0423kJ/kg循環(huán)所做的凈功為 W=WS + W = 1327.0 + 6.0423 = 1321.0kJ/kg過熱蒸汽從鍋爐吸收的熱量為q=氣H 4 = 3517.0 179.92 = 3337.1kJ/kg循環(huán)熱效率為門=W =性=0.3958玲 3337.15-7某Rankine循環(huán)以蒸汽為工質(zhì)

4、，如加熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽參數(shù)分別為3.5MPa,440oC以及8.0MPa,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：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門=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門=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)兩種

9、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。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p1 = 6MPa，溫度水泵t1 = 500oC ,該蒸汽經(jīng)節(jié)流閥作絕熱膨脹后壓力降至 p2 = 5MPa

10、，然后進(jìn)入汽輪機(jī)作可逆絕熱膨脹到排氣壓力 p = 0.005MPa，試求：3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)。解：由 p1= 6MPa、t1= 500 oC 查得H1= 3422.2kJ/kgS1 = 6.8803kJ/(kg - K)1-2為節(jié)流膨脹過程，焓變?yōu)?，即H2 = H1= 3422.2kJ/kg。由 P2 = 5MPa、H2 = 3422.2kJ/kg 查得七=495 oCS2 = 6.9697kJ/(kg - K)汽輪機(jī)的入口溫度為七=495oC。2-3 為等熵過程，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狀態(tài)點(diǎn)3為濕蒸汽，其干度為“=6：027- 0*18 =0.819S S 8.4025 0.4/18焓為 H3 = xH + (1 x)H = 0.819 x 2560.9 + (1 0.819) x 136.50 = 2122.9kJ/kg因此，蒸汽在汽輪機(jī)中的做功量為K = H 3 H 2 = 21

12、22.9 3422.2 = 1299.3kJ/kg狀態(tài)點(diǎn)4為飽和液體水，其參數(shù)為p = 0.005MPaH 4 = 136.50kJ/kgt = 32.56oCS4 = 0.4718kJ/(kg - K)對(duì)應(yīng)比容為V水 = 1.0052crn3/g狀態(tài)點(diǎn)5為未飽和水，壓力為p5 = p1 = 6MPa，焓為H = H + V (p p ) = 136.50 +1.0052 x (6 0.005) = 142.52kJ/kg54 水 54水在鍋爐中吸收的熱量為g = H1 H5 = 3422.2 142.52 = 3279.7kJ/kg一W1299 3e / /故循環(huán)的熱效率為門=-Q =至祈

13、=0.3962T 氏X1 T 22 T 44 T 55 T 66 T 1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)器作用提高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， 變成飽和蒸汽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： 弋(l)a. 1 2b. 2 4c. 4 5d. 5 6e. 6 1 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。

14、S5-27某制冷裝置采用氨作制冷劑，蒸發(fā)室溫度為-10oC，冷凝室溫度為38oC，制冷量為10X 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，1一2為等熵過程，23是等壓過程，34是等 焓過程，4一1是等溫過程。各點(diǎn)的焓值如下：H= 1448.3kJ/kg,H 2 = 1545.5kJ/kg,H 3 = H4 = 245.8kJ/kg單位制冷量為制冷劑的流量（循環(huán)量）為壓縮機(jī)的單位耗功量為壓縮機(jī)消耗的功率為制冷系數(shù)為q0 = H- H 4 = 1448.3 - 245.8 = 1202.5kJ/kgQ10 x 105m = o = 83

15、1.6kg/hq01202.5K = H2 -氣=1545.5 -1448.3 = 97.2kJ/kgP= mW =地四=22.45kw t 36003600q 1202.5s =% = 12.4W 97.25-36 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，試將該裝置的流程圖與制冷循 環(huán)表示在T-S圖和p - H圖上。高壓汽缸水冷器II 低壓汽缸II水冷器I低壓汽缸I2三級(jí)壓縮制冷的示意圖三級(jí)壓縮制冷的T-S圖和p - H圖5-37在25oC時(shí)，氫的狀態(tài)方程式可表示為pV = RT + 6.4 x 104p ,問在25oC、303.9x 105Pa時(shí)將氫氣通過節(jié)流膨脹后，氣體的溫度是

16、上升還是下降？解：節(jié)流膨脹為減壓的等焓過程，膨脹效率為修13p ) / Hp因?yàn)锳p 0，所以AT與七的符號(hào)相反。dVT ()-VST pCp氫的狀態(tài)方程式pV = RT + 6.4 x 104 p，可以改寫成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14.18x105Pa及溫度為50oC，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。

17、在氨的電子Log（p）-h圖上找到壓力為14.18x105Pa、溫度為50oC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)。從圖中讀出點(diǎn)和點(diǎn)的溫度：孔）=18.1C,七）=-33.3oC。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：在理想操作下，空氣的液化百分?jǐn)?shù)與每小時(shí)的液化量；若換熱器熱端溫差是5oC ,由外界傳入 的熱量為3.34kJ/kg。問對(duì)液化量的影響如何。解：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圖中讀出氣=398kJ/kg, H 2 = 316kJ/kg, H 0 = 117kJ/kg所以空氣的液化量為x = HH = 398 一 316 = 0.292H1 - H 0 398 -117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p = 1.293kg/m3, q = 15L / min = x 60 = 0.9m