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 3

121h h h h t --=

η

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=0w 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1

0q w =η＝

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

=--=

3131s s h h t h 547.7K

（2）

平均放热温度

=--=

3

232s s h h t c 312.17K

（3） 循环热效率 =-

=h

c t t 1η43％

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)， h B =2988 kJ/kg

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

（4） 平均加热温度

=--+-=

3

)

(13s s h h h h t A B A h 564K

（5）

平均放热温度

=--=

3

232s s h h c 312K

（6） 循环热效率

=-

=h

c t t 1η44.7％

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 57

.340273657.3406.9083

435--=

--=

h h h h α＝0.237

循环功量：

=--+-=)24)(1(410h h h h w α794 kJ/kg

热效率：=-=

=

5

101

0h h w q w η36.2％

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：3

121h h h h --=η＝15.3％

总耗煤量：

85

.010********.010

1285

.01023

6

7

⨯⨯⨯⨯=

⨯⨯⨯=

ηP

m ＝4.61kg/s=16.6t/h

有15.3％的热能发电，发电煤耗为： m1=m η⨯=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： 85

.02000036.010

1285

.03

1212000085

.012000016

⨯⨯⨯=

⨯--⨯

=

⨯=

h h h h P P

m η＝1.96 kg/s ＝7.06