5-4某Rankine循環的蒸汽參數為：進汽輪機的壓力,=6MPa,溫度/=540°C,汽輪機出口壓力夕=0.008MPa,如忽略所有過程的不可逆損失，試求：⑴汽輪機出口乏氣的干2度與汽輪機的做功量；⑵水泵消耗的功量；⑶循環所做的凈功；⑷循環熱效率。解：查附錄四得，各點的參數如下:1點〔過熱蒸汽〕p=6MPa t-i iHp=6MPa t-i iH=3517.0kJ/kgSi i2點〔濕蒸汽〕p=0.008MPa2H=2190.0kJ/kgS2 2二540oC二6.9999kJ/(kgK)t=41.5hC2='=6.9999kJ/(kg?K)〔H的計算見⑴〕2S=0.5926kJ/(kg?K)H=173.88kJ/kgS=8.2287kJ/(kg?K)gH=2577.0kJ/kgg3點〔飽和液體〕p=0.008MPa3H=173.88kJ/kg34點〔未飽和水〕p=p=6MPa4 1t=42.5kC3S=0.5926kJ/(kg?K)3H=H+W=173.88+6.0423=179.92kJ/kg4 30⑴設汽輪機出口乏氣的千度為X3點〔飽和液體〕p=0.008MPa3H=173.88kJ/kg34點〔未飽和水〕p=p=6MPa4 1t=42.5kC3S=0.5926kJ/(kg?K)3H=H+W=173.88+6.0423=179.92kJ/kg4 30⑴設汽輪機出口乏氣的千度為X，那么〔W的計算見〔2〕〕pS-S

1S-Sgl69999一05926)0.8398.2287-0.5926H=xH+(1-x)H=0.839義2577.0+(1-0.839)*173.88=2190.0kJ/kg2 g l汽輪機的做功量為W=H-H=2190.0-3517.0=-1327.0kJ/kgS2 1⑵水泵消耗的功量為W=V(p-p)=1.0084x10-3X(6-0.008)x106=6.0423x103j/kg=6.0423kJ/kgP水4 3⑶循環所做的凈功為W=W+W=-1327.0+6.0423=-1321.0kJ/kgSP⑷過熱蒸汽從鍋爐吸收的熱量為￡=H1-H4=3517.0-179.92=3337.1kJ/kg循環熱效率為-W1321.0n=——= =0.3958Q3337.115-7某Rankine循環以蒸汽為工質，如加熱鍋爐產生的過熱蒸汽參數分別為3.5MPa,440°C以及8.0MPa,500°C兩種情況。而汽輪機排氣壓力均為0.006MPa，試計算這兩種情況下的循環熱效率及汽輪機排除廢氣的品質〔即水氣的含量〕。分析計算結果說明了什么問題。解：p=3.5MPa1H=3314.3kJ/kgp=0.006MPa2H=2149.0kJ/kg2t=4400c1S=6.9781kJ/(kg-K)t=36.16°C2S=S=6.9781kJ/(kg-K)S=0.5210kJ/(kg-K)H=151.53kJ/kgS=xS+(1-x)S2 1S=8.3304kJ/(kg-K)gH=2567.4kJ/kggp=8.0MPa1H=3398.1kJ/kgp=0.006MPa2H=2070.1kJ/kg2t=500°C1S=6.7229kJ/(kg-K)t=36.16°C2S=S=6.7229kJ/(kg-K)1’6.9781-0.5210cq”r= =0.827:8.3304-0.5210lS=0.5210kJ/(kg-K)H=151.53kJ/kgS=xS+(1-x)S2 1S=8.3304kJ/(kg-K)gH=2567.4kJ/kggH=xH+(1-x)H2g l=0.827x2567.4+(1-0.827)x151.53=2149.0kJ/kgW=H-H=2149.0-3314.3=-1165.3kJ/kg2g lS-S 6.7229-0.5210nx=，一l= =0.794S-S8.3304-0.5210glH=xH+(1-x)H2g l=0.794x2567.4+(1-0.794)x151.53=2070.1kJ/kgW=H-H=2070.1-3398.1=-1328.0kJ/kgS2 1p=0.006MPa3H=151.53kJ/kg3p=p=3.5MPa4 1t=36.16°C3S=0.5210kJ/(kg-K)3S2 1p=0.006MPa3H=151.53kJ/kg3p=p=8.0MPa4 1t=36.16°C3S=0.5210kJ/(kg-K)3V=V=1.0064cm3/g=1.0064x10-3m3/kg水W=V(p-p)=1.0064x10-3x(3.5-0.006)x106P水4 3=3.5164x103J/kg=3.5164kJ/kgH=H+W=151.53+3.5164=155.05kJ/kg4 3pW=W+W=-1165.3+3.5154=-1161.7kJ/kgSPQ=H-H=3314.3-155.05=3159.3kJ/kg1 1 4-W1161.7n= = =0.368Q3159.31V=1.0064cm3/g=1.0064x10-3m3/kg水W=V(p-p)=1.0064x10-3x(8.0-0.006)x106P水4 3=8.0452x103J/kg=8.0452kJ/kgH=H+W=151.53+8.0452=159.58kJ/kg4 3pW=W+W=-1328.0+8.0452=-1319.9kJ/kgSPQ=H-H=3398.1-159.58=3238.5kJ/kg1 1 4-W1319.9n= = =0.408Q3238.51，，計算結果說明同時提高進氣壓力和溫度能夠提高循環的熱效率，但是汽輪機出口蒸汽的濕度有可能增加。單獨提高進氣溫度使循環的熱效率提高、出口蒸汽的濕度降低；單獨提高進氣壓力使循環的熱效率提高、出口蒸汽的濕度降低。在本例中由于進氣壓力的增量過大，溫度的增量相對較小，因此進氣壓力的提高起主導作用，濕度增加。5-13蒸汽動力循環的流程如左圖所示。鍋爐產生的蒸汽壓力p=6MPa，溫度t=500°C，1 1

該蒸汽經節流閥作絕熱膨脹后壓力降至7=5MPa，然后進入2汽輪機作可逆絕熱膨脹到排氣壓力7=0.0()5MPa,試求：3(1)在T-S圖，圖畫出此循環的示意圖；⑵汽輪機的入口溫度；⑶每kg蒸汽在汽輪機中的做功量；⑷循環的熱效率〔不考慮水泵的耗功〕。⑵由p=6MPa、t=500(查得i iH=H=3422.2kJ/kgiS=6.8803kJ/(kg-K)i1-2為節流膨脹過程，熔變為0,即H=3422.2kJ/kg。TOC\o"1-5"\h\z2 1由夕=5MPa、H=3422.2kJ/kg查得2 2t=495CS=6.9697kJ/(kgK)2 2汽輪機的入口溫度為t=495Co2⑶2-3為等牖過程，S=S=6.9697kJ/(kg?K),3 2由夕=0.005MPa、S=6.9697kJ/(kg-K)查得t=32.56C3 3 3S=0.4718kJ/(kgK)S=8.4025kJ/(kgK)i gH=136.50kJ/kg H=2560.9kJ/kg/ gS—S6Q6Q7-04718狀態點3為濕蒸汽，其干度為％=S—=品笠一 =0.819S—S8.4025—0.4718gi焓為H=xH+(1-x)H=0.819x2560.9+(1-0.819)x136.50=2122.9kJ/kg3g l因此，蒸汽在汽輪機中的做功量為w=H-H=2122.9-3422.2=-1299.3kJ/kgS3 2⑷狀態點4為飽和液體水，其參數為p=0.005MPa4Hp=0.005MPa4H=136.50kJ/kg44S=0.4718kJ/(kg'K)4對應比容為V=1.0052cm3/g水TOC\o"1-5"\h\z狀態點5為未飽和水，壓力為p=p=6MPa，焓為5 1H=H+V(p-p)=136.50+1.0052x(6-0.005)=142.52kJ/kg5 4水5 4水在鍋爐中吸收的熱量為Q=H-H=3422.2-142.52=3279.7kJ/kg1 1 5…一 -w 12993故循環的熱效率為 n=—s= =0.3962Q3279.711f22f44f55f66f1過程絕熱壓縮等壓冷卻、冷凝等壓冷卻節流膨脹等壓等溫蒸發設備壓縮機冷凝器冷凝器節流閥蒸發器作用提高制冷劑的壓力把工質的熱量帶走，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，以提高制冷系數降低并調節制冷劑的壓力，使制冷劑變為濕蒸汽狀態濕蒸汽在蒸發器中吸熱汽化，變成飽和蒸汽5-21單級蒸汽壓縮制冷在T-S圖上表示如左圖所示，請說明：⑴a.1f2b.2f4c.4f5d.5f6e.6f1各是什么過程；⑵在什么設備內實現上述各個過程；⑶這些過程在制冷循環中各起什么作用。5-27某制冷裝置采用氨作制冷劑，蒸發室溫度為-10K，冷凝室溫度為38C，制冷量為10x105kJ/h，試求：⑴壓縮機消耗的功率；⑵制冷劑的流量；⑶制冷系數。解：在氨的電子壓焓圖上畫出制冷循環圖，1-2為等熵過程，2-3是等壓過程，3-4是等焓過程，4-1是等溫過程。各點的焓值如下：H=1448.3kJ/kg,H=1545.5kJ/kg,H=H=245.8kJ/kg1 2 3 4占」笥叫司7兇一|El,5|L|詞&用慳血IL階 2單位制冷量為單位制冷量為q=H-H=1448.3-245.8=1202.5kJ/kg0 1 4壓縮機的單位耗功量為壓縮機消耗的功率為制冷系數為高壓汽缸 水冷器II 低壓汽缸II 水冷器I 低壓汽缸I壓縮機的單位耗功量為壓縮機消耗的功率為制冷系數為高壓汽缸 水冷器II 低壓汽缸II 水冷器I 低壓汽缸I1高壓蒸發器I冷凝器中間冷卻罐TT高壓蒸發器H中間冷卻罐—12制冷劑的流量〔循環量〕為2A￡=831.6kg/h0w=H-H=1545.5-1448.3=97.2kJ/kgTOC\o"1-5"\h\zS2 1dmW831.6x97.2P=s==22.45kwt3600 3600\o"CurrentDocument"q1202.5 /8=-V= =12.4W97.2S5-36一臺蒸汽壓縮制冷裝置要同時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表示在T-S圖和p-H圖上。三級壓縮制冷的示意圖三級壓縮制冷的T-S圖和P-H圖5-37在25C時，氫的狀態方程式可表示為pV=RT+6,4x104p，問在25C、303.9x105Pa時將氫氣通過節流膨脹后，氣體的溫度是上升還是下降?解：節流膨脹為減壓的等焓過程，膨脹效率為因為Ap<0，所以AT與NJ的符號相反。]]I。T)p氫的狀態方程式pV=RT+6.4x104p，可以改寫成V=RT+6.4x104

p那么aV R RTT(——)—V=T--(——+6.4x104)=—6.4x104<0atp p p比熱容C>0，因此N<0，故AT>0，即節流膨脹后氣體的溫度上升。p J5-38壓縮機出口的氨，壓力為14.18x105Pa及溫度為50C，假設按下述不同的過程膨脹到101.3kPa。⑴絕熱節流膨脹；⑵可逆絕熱膨脹。試求氨膨脹后的溫度。解：⑴絕熱節流膨脹為等焓過程；⑵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14.18x105Pa、溫度為50C對應的點1,然后沿等焓線〔圖中的豎直線〕找到壓力為101.3kPa的點⑴；從點1沿等熵線找到壓力為101.3kPa的點⑵。從圖中讀出點⑴和點⑵的溫度：T=18.1C,T=-33.3℃o(1) (2)5-40采用簡單的林德〔Linde〕循環使空氣液化，空氣初溫為300K,膨脹前的初壓為10.13MPa〔絕壓〕，節流后的壓力為0.1013MPa,空氣流量〔標準狀態〕為15L/min，試求：⑴在理想操作下，空氣的液化百分數與每小時的液化量；⑵假設換熱器熱端溫差是5C,由外界