工程热力学课后作业答案(第十章)第五版

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/kg s1=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、2066 kJ/kg h3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、205.29 kJ/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、3323 kJ/kg

熵为s1=7.09、6.658、6.39 kJ/(kg.K)

p2＝1kPa(s2=s1)对应的排汽焓h2：1986、1865、1790 kJ/kg 3点的温度对应于2点的饱和温度t3=6.98℃、焓为29.33 kJ/kg s3=0.106 kJ/(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、43.2 kJ/kg

循环加热量分别为：q1=h1-h3`=3411、3347、3279.8 kJ/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、6.39 kJ/(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h2 h3` 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` 3445 1986 3386 1865 3323 1790 33.33 29.33 3411 38.4 43.2 29.33 3347 29.33 3279.8 4 9.07 13.87 t3`-t3 0.0186 0.067 0.092 1459 1521 1533 1455 1512 1519 （％） 42.78 45.17 46.74

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7 kPa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、6.529 kJ/(kg.K) 2点焓和熵分别为：2027kJ/kg、6.529 kJ/(kg.K) 3点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为： 163.38kJ/kg、0.5591 kJ/(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14 MPa、540℃，再热状态为3 MPa、540℃和排汽压力7 kPa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、6.529 kJ/(kg.K) 3点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为： 163.38kJ/kg、0.5591 kJ/(kg.K)

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

再热出口焓A：hA=3547 kJ/kg，sA=7.347 kJ/(kg.K) 2点焓和熵分别为：2282kJ/kg、7.347 kJ/(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10 MPa，温度为400℃，凝汽压力50kPa，凝结水在混合式回热器中被2 MPa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=6.211 kJ/(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2 MPa和s4=s1）：h4=2736 kJ/kg 2 MPa对应的饱和温度212.37℃，h5=908.6 kJ/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)794 kJ/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＝0.8 MPa，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（0.8 MPa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=3303 kJ/kg、s1= 6.957kJ/(kg.K)

排汽点焓（s2=s1）h2=2908 kJ/kg

锅炉进口水焓（0.8 MPa对应的饱和水焓）h3=720.9 kJ/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=0.705 kg/s＝2.54 t/h

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

t/h

供热煤耗量相同14.06 t/h。

总煤耗：m=7.06+14.06=21.12 t/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1 MPa、温度为200℃，汽轮机供热抽汽压力为0.3 MPa，抽汽通过热交换器后变成0.3 MPa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：0.3 MPa的饱和液体、饱和汽、汽化潜热的焓：

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

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

总蒸汽量：m=m1+m2=2.48 kg/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700 kJ/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＝0.73 kJ/(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1600 kJ/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4.78 MPa

3点压力和温度： p3=p2 T3qcpT22458K

4点的压力和温度：

v4v3v1v3v1T3v2T2T3＝5.4

T2v3kp4p3()0.443 MPa

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)/k=45.3%

p2=p1=0.8 MPa T2T1(k1)/k＝530K

压气机消耗的功：wch2h1cp(T2T1)245 kJ/kg

T4T3(k1)/k＝478K

燃气轮机作功：w1cp(T3T4)403 kJ/kg

燃气轮机装置的轴功ww1wc158 kJ/kg q1cp(T3T2)350 kJ/kg

wq14