化工热力学习题及答案 第五章 蒸汽动力循环和制冷循环

第五章 蒸汽动力循环和制冷循环 5－3 设有一台锅炉，每小时产生压力为2.5MPa ，温度为350℃的水蒸汽4.5吨，锅炉的给

水温度为30℃，给水压力2.5MPa 。已知锅炉效率为70％，锅炉效率：染料可提供的热量

蒸汽吸收的热量=B η。如果该锅炉耗用的燃料为煤，每公斤煤的发热量为29260kJ ·kg -1，求该锅炉每小时的耗煤量。

解：查水蒸汽表 2.5MPa 20℃H 2O 13.86-⋅=kg kJ H

2.5MPa 40℃H 2O 177.169-⋅=kg kJ H

内插得到 2.5MPa 30℃H 2O 104.1282

3.8677.169-⋅=+=kg kJ H 查水蒸汽表 2.0MPa 320℃H 2O 15.3069-⋅=kg kJ H

2.0MPa 360℃H 2O 1

3.3159-⋅=kg kJ H

内插得到 2.0MPa 350℃H 2O 185.31365.30693040

5.30693.3159-⋅=+⨯-=kg kJ H 查水蒸汽表 3.0MPa 320℃H 2O 14.3043-⋅=kg kJ H

3.0MPa 360℃H 2O 17.3138-⋅=kg kJ H

内插得到 3.0MPa 350℃H 2O 188.31144.30433040

4.30437.3138-⋅=+⨯-=

kg kJ H 内插得到 2.5MPa 350℃H 2O 187.3125285.313688.3114-⋅=+=kg kJ H 锅炉在等压情况下每小时从锅炉吸收的热量：

131231490235)04.12887.3125(105.4)(2-⋅=-⨯⨯=-∆=h kJ H H H m Q O H 锅炉每小时耗煤量： 16.65829260

7.013490235-⋅=⨯=h kg mcoal 5－4 某朗肯循环的蒸汽参数为：进汽轮机的压力MPa p 61=，温度C t ︒=5401，汽轮机出口压力MPa p 008.01=。如果忽略所有过程的不可逆损失，试求：（1）汽轮机出口乏气的干度与汽轮机的作功量；（2）水泵消耗的功量；（3）循环所作出的净功；（4）循环热效率。

解：朗肯循环在T －S 图上表示如下：

1点（过热蒸汽）性质：

MPa p 61=，C t ︒=5401，

110.3517-⋅=kg kJ H 119999.6-⋅=kg kJ S

2点（湿蒸汽）性质：

MPa p 008.02=，1129999.6--⋅⋅==K kg kJ S S l

188.173-⋅=kg kJ H l 15026.0-⋅=kg kJ S l

12577-⋅=kg kJ H g 12287.8-⋅=kg kJ S g 130084.1-⋅=g cm V l

1－2过程在膨胀机内完成，忽略过程的不可逆性，则该过程为等熵过程，

11129999.6--⋅⋅==K kg kJ S S

（1） 设2点干度为x ，由汽液混合物的性质计算可知：2)1(S S x xS l g =-+

839.05926

.02287.85926.09999.62=--=--=l g l S S S S x 2点汽液混合物熵值：

1210.219088.173)839.01(839.02577)1(-⋅=⨯-+⨯=-+=kg kJ H x xH H l g 汽轮机向外作功：1129.13261.21900.3117--=+-=-=kJkg H H W S

（2） 水泵消耗的功率：

166********.0042.61010)008.06(0084.16

6--⨯⨯⋅=⨯⨯-⨯==

⎰

kg kJ dp V W l p （3） 循环所做净功：1

86.1320)042.69.1326()(-=+--=+-=kJkg W W W p S 净

（4） 循环热效率 134922.179042.688.173-⋅=+=+=+=kg kJ W H W H H p l p

3958.0922

.1790.3517042.69.1326)

(4121=--=--≈+-=H H H H Q W W p S η 5－16 某蒸汽厂采用朗肯循环操作，已知进入汽轮机的蒸汽温度为500℃，乏气压力为0.004MPa ，试计算进入汽轮机的蒸汽压力分别为4MPa 和14MPa 时，（1）汽轮机的作功量；

（2）乏气的干度；（3）循环的气耗率；（4）循环的热效率；（5）分析以上计算的结果。 解：

1点：,41MPa p =C t ︒=5001113.3445-⋅=kg kJ H ，1110901.7--⋅⋅=K kg

kJ S 2点：MPa p 004.02=，11120901.7--⋅⋅==K kg kJ S S

146.121-⋅=kg kJ H l 14226.0-⋅=kg kJ S l

14.2554-⋅=kg kJ H g 14746.8-⋅=kg kJ S l 13004.1-⋅=g cm V l

1－2过程在膨胀机内完成，忽略过程的不可逆性，则该过程为等熵过程，

11120901.7--⋅⋅==K kg kJ S S

2点干度为x ，由汽液混合物的性质计算可知：2)1(S S x xS l g =-+

8281.04226

.04746.84226.00901.72=--=--=l g l S S S S x 2点汽液混合物熵值：

1218.213646.121)8281.01(8281.04.2554)1(-⋅=⨯-+⨯=-+=kg kJ H x xH H l g

（1） 2点乏汽干度为0.8281

（2） 汽轮机作功量：11212.130918.21363.3445--=+-=-=kJkg H H W S

（3） 循环的气耗率：1)(75.212

.130936003600-⋅⋅==-=

h kW kg W SSC S （4） 循环热效率

水泵消耗的功率

166********.0012.41010)004.04(004.166--⨯⨯⋅=⨯⨯-⨯==

⎰

kg kJ dp V W l p 13447.125012.446.121-⋅=+=+=+=kg kJ W H W H H p l p

3931.047

.1253.3445012.412.1309)

(=--=+-=Q W W p S η 同理可得MPa p 14=

1点：,141MPa p =C t ︒=50011115.3321-⋅=kg kJ H ，1113877.6--⋅⋅=K kg

kJ S 2点：MPa p 004.02=，11123877.6--⋅⋅==K kg kJ S S

146.121-⋅=kg kJ H l 14226.0-⋅=kg kJ S l

14.2554-⋅=kg kJ H g 14746.8-⋅=kg kJ S l 13004.1-⋅=g cm V l

1－2过程在膨胀机内完成，忽略过程的不可逆性，则该过程为等熵过程，

11123877.6--⋅⋅==K kg kJ S S

2点干度为x ，由汽液混合物的性质计算可知：2)1(S S x xS l g =-+