工程热力学课后答案--华自强张忠进(第三版)pdf下载H10 9页

'第十章水蒸气及蒸汽动力循环10-1试根据水蒸气的h-s图，求出下述已知条件下的各状态的其它状态参数p、v、t、h、s及x(或过热蒸汽的过热度D＝t－ts)。已知：(1)p＝0.5MPa、t＝500℃；(2)p＝0.3MPa、h＝2550kJ/kg；(3)t＝180℃、s＝6.0kJ/(kg·K)；(4)p＝0.01MPa、x＝0.90；(5)t＝400℃、D＝150℃。解查h-s图得3（１）h=3500kJ/kg，s=8.08kJ/(kg·k)，v=0.72m/kg,D=448℃；3（２）s=6.54kJ/(kg·k)，x=0.921，t=134℃，v=.057m/kg；3（３）h=2520kJ/kg,x=0.865，v=0.168m/kg；（４）h=2534kJ/kg，课后答案网s=7.4kJ/(kg·k)，t=46℃；（５）h=3200kJ/kg，s=6.68kJ/(kg·k)，x=1，p=4Mpa。10-2根据水蒸气表，说明下述已知条件下的各状态的其它状态www.hackshp.cn参数t、v、h及s。已知：(1)p＝0.3MPa、t＝300℃；(2)p＝0.5MPa、t＝155℃；(3)p＝0.3MPa、x＝0.92。解查水蒸汽表得（1）.008116m3kgv=,h=2992.4kJkg,s=.65408kJkg⋅K；（2）.0001093525m3kgv=,h=656.525kJkg,s=.18865kJkg⋅K;（3）t=133.54℃，v′=0.0010735m3/kg，.060586m3/kg，sv′′′= ·160·水蒸汽及蒸汽动力循环h′=5614.kJ/kg,h′′=27255.kJ/kgs′=.16717kJ/(kg⋅K),s′′=.6993kJ/(kg⋅K)。所以v=v′+x(v′′−v′)=.00010735+.092×.0(605×86−.00010735)3=.055748m/kgh=h′+x(h′′−h1)=5614.+.092(2725.−561)4.=2552.372kJ/kgs=s′+x(s′′−s′)=.16717+.092.6(993−.1617)=.65673kJ(kg⋅k)10-3某锅炉每小时生产10t水蒸气，蒸汽的压力为1MPa、温度为350℃，锅炉给水的压力为课后答案网1MPa、温度为40℃。已知锅炉效率即蒸汽所得热量为占燃料发热量的比率为78%，煤的发热量为30000kJ/kg，求每小时的耗煤量。www.hackshp.cn解由表查得h=1683.kJ/kg,h=31577.kJ/kg，12生产10t水蒸气需吸热量104()Q=×h1−h2设每小时锅炉耗煤量为mkg，共发热为Qˊ，煤的发热量为HVQ′=m⋅HV根据平衡，并考虑锅炉效率Q=Q′⋅ηB=m⋅HV⋅ηB 水蒸汽及蒸汽动力循环·161·4Q10×(31577.−168)3.故m===1275.7kg/hηB⋅HV.078×3×10410-4进入蒸汽轮机的蒸汽的初参数为p＝3MPa、t＝450℃。11绝热膨胀后乏汽的压力为p＝0.005MPa。如果蒸汽流量为30t/h，试求2汽轮机的功率。若汽轮机效率为85%，问汽轮机的实际功率为多少？这时乏汽的干度及熵有何变化？解由p1=3MPa、t1=450℃查得h1=3345kJ/kg，由p2=0.005Mpa查得h2s=2160kJ/kg330×10理率功率p=mws=m(h3−h2)=(3345−2160)=9875kW3600实际功率p′=p×η=9875×.085=839.375kW为求干度x2，必先求出h2，可由汽轮机效率求得h2h2=h1−(h1−课后答案网h2)η=3345−.085×1185=233.775kJ/kg而由p2=0.005MPa查得hˊ=137.77kJ/kg，h″=2561.2kJ/kg故h2−h12337.75−137.77.0908x2==www.hackshp.cn=h′′−h′25612.−137.77由p1,t2查得s1=7.0847kJ/（kg·K）=s2s由p2s,x2查得s2=7.67kJ/（kg·k）故熵的变化为Δs=s2—s2S=7.67-7.0847=0.585kJ/（kg·K）10-5一台功率为20000kW的汽轮机，其耗汽率为3.3kg/(kW·h)。已知乏汽的压力为p2＝0.005MPa，干度为0.9，乏汽在冷凝器中向冷却水放热而凝结为饱和水。冷却水的进水温度为10℃，出水温度为18℃。设水的比热容为4.187kJ/(kg·K)，试求冷却水消耗量。解耗汽率d是指每作出1kWh的功量所需的蒸汽量 ·162·水蒸汽及蒸汽动力循环qmqmd==NP所以每小时的蒸汽流量应为m=P·d由p1=0.005Mpa、ω=0.9查表得hˊ=137.77kJ/kg，h”=2561.2kJ/kg,汽化潜热r=2423.4kJ/kg乏汽凝结后放出热量为Q=qmrω而qmˊkg冷却水吸热为Qˊ=qmˊcp(t2—t1)根据热平衡方程两者应相等，即Q=Qˊq⋅r⋅x4000×3.3×2424.3×9.0故冷却水消耗量q′=m=mcp(t2−t1).4187×(18−10)=3.4×103kg/h=3.4×103t/h10-6水蒸气的压力为1.6MPa，温度为400℃，现经一渐缩喷管流出而产生高速，喷管出口外背压为1.2MPa，试求喷管出口的蒸汽流速。又若背压为1MPa课后答案网，流速可达到多少？解由p0=1.6MPa及t0=400℃，查得h0=3255kJ/kgp介质过热蒸气，取kwww.hackshp.cn=1.3，其(c).0546=p0pB2.1而背压pB=1.2Mpa，可见==.0757>.0546，p2可达到pB,。p6.100态定熵膨胀至pB，由h－s图查得h2=3170kJ/kg故出口流速c=(2h−h)=(23255−3170)=412.3m/sf202p′1若p′=1MPA则B=<.0546，此时p′达不到p′，最低能达到B2Bp6.11pp=(c)×p=.0546×16=.08763MPac0P0 水蒸汽及蒸汽动力循环·163·故从0态定熵膨胀至pc，由h—s图查得h2′=3085kJ/kg故出口流速c′=(2h−h′)=(23255−308)5=5831.m/sf20210-7已知朗肯循环的蒸汽初压p＝5MPa、初温t＝450℃，乏11汽压力p＝0.005MPa。试求该循环加热过程的平均加热温度及循环热2效率。又若把蒸汽初温提高到550℃，试求循环热效率。解由p1=5MPa，t1=450℃查得h1=3318kJ/kg；由１态定熵膨胀至p2=0.005MPa时，查得h2=2080kJ/kg，hˊ=137.77kJ/kg，sˊ=0.4762kJ/(kg·k)而h=h′3h0=h"+wp≈h′+v3(p0−p3)=137.77+.00010052×(50−.005)×105×10−3=1428.kJ/kg课后答案网(h1−h2)−(h0−h3)循环热效率η=www.hackshp.cnh1−h0(3318−208)0−(1428.−137.77)==.03883318−1428.q加热过程的平均吸热温度：T=1m1s−s10s0=s′，s1=ss2由p、t两参查得s1=.6826.82,而q1=h1−h0故 ·164·水蒸汽及蒸汽动力循环h1−h03318−1428.T===500Km1s−s.682−.0476210tm1=227℃当t1提高到550℃时，查得h1=3550kJ/kg,h2=2172kJ/kg，h3=h"，其值与h0值同上，此时循环热效率(3500−2172)−(1428.−137.77)ηt==.04033550−1428.10-8已知朗肯循环的蒸汽初压p＝5MPa、初温t＝500℃，乏11汽压力p＝0.005MPa。试求该循环的平均吸热温度、循环热效率及乏2汽的干度。又若把蒸汽初压提高到10MPa，试求循环热效率及乏汽的干度。解由p1=5MPa课后答案网、t1=500℃查得h1=3435kJ/kg,s1=6.9768kJ/(kg·k)再定熵膨胀到p＝0.005MPa，查得2www.hackshp.cnh2=2128kJ/kg、h’=137.77kJ/kg,s’=0.4762kJ/(kg·k)，x2=0.822。h0≈h′+v3(p0−p3)=137.77+.00010052×(50−.005)=142.8kJ/kg故循环热效率(h−h)−(h−h)1203ηt=h−h10(3435−2128)−(1428.−137.77)==.03953435−1428. 水蒸汽及蒸汽动力循环·165·平均吸热温度q1h1−h03435−1428.T====506Km1−′s−sss.69768−.04762101t=233℃m1当p1提高到10MPa时，查得h1=3375kJ/kg再定熵膨胀到p2时，查得h2=2012kJ/kg并查得此时乏汽的干度x=.07742此时h0=h′+v3(p0−p3)=137.77+.0001005(2100−.005)=147.8kJ/kg(3375−2012)−(1478.−137.77)循环热效率：ηt′==.04193375−1478.10-9蒸汽动力装置的再热循环，其蒸汽初温t＝550℃、初压p＝课后答案网1114MPa，再热过程的蒸汽压力为3MPa，再热终了温度为550℃，乏汽压力为0.005MPa，试求其循环热效率及乏汽的干度，并求具有相同蒸汽初参数及乏汽压力的朗肯循环的循环热效率及乏汽干度，并进行比www.hackshp.cn较。解由p1=14MPa、t1=500℃查得h4=3460kJ/kg；由状态1定熵膨胀到p1=3MPa,查得ha=3010kJ/kg；再热至t1=550℃时，得"3568kJ/kg，又膨胀至p"h1=2=0.005MPa，得h2=2248kJ/kg,并查得3x2=0.871且h3=137.77kJ/kg,v3=0.0010052m/kg。故h0=h3+wp≈h3+v3(p1−p3) ·166·水蒸汽及蒸汽动力循环5−3=137.77+.0001005(2140−.005)×10×10=151.84kJ/kg"此再热循环的热效率h2−h3ηt=1−"(h−h)+(h−h)101a(h−h)+(h′−h′)−(h−h)即η=1a1230t(h−h)+(h′−h)101a(3460−3010)+(3568−2248)−(137.77−151.84)=(3460−151.84)+(3568−3010)=.0454在相同蒸汽初参数及乏汽压力时查得h2=2005kJ/kg,、x2′=.0769此朗肯循环的热效率为：h−h(h−h)(−h−h)231203η=1−=th−hh−h课后答案网1010(3460−2005)−(151.84−137.77)=3460−151.84=www.hackshp.cn.043510-10一台蒸汽动力装置采用一级抽汽回热。该装置的蒸汽初压p＝14MPa、初温t＝550℃、乏汽压力p＝0.005MPa。根据理论分析，112采用一级抽汽时最佳的给水温度为新蒸汽饱和温度及乏汽温度的中间温度，故取抽汽压力为0.3MPa。试求该回热循环的循环热效率及汽轮机的轴功，并求具有相同蒸汽初参数及乏汽压力的朗肯循环的循环热效率及汽轮机的轴功，并进行比较。解由p1=140bart1=550℃查得h1=3460kJ/kg，在中间压力pa=0.3MPa处抽汽，查得ha=2550kJ/kg及hb=561.43kJ/kg再绝热膨胀至p2=0.005MPa，查得h2=2005kJ/kg及h3=137.77kJ/kg`，v=0.0010052 水蒸汽及蒸汽动力循环·167·3m/kg，因此h=h+w≈h+v(p−p)03p33a25−3=137.77+.000100523(−.005)×10×10=138.07kJ/kg抽汽量hb−h0561.43−138.07.01755a===h−h2550−138.07a0此回热循环的热效率：h2−h3ηt=1−a(h−h)+(h−h)131a1−a2005−137.77=1−.01755(3460−137.77)+(3460−2550)×1−.01755=.0469此时汽轮机的轴功：课后答案网ws=1(−a)(h1−h2)+(2h1−ha)=1(−.0175)5×(3460−200)5+.01755×(3460−255)0www.hackshp.cn=13595.kJ/kg在相同蒸汽初参数及乏汽压力时，朗肯循环的热效率同上题，η′=.0435，而汽轮机的轴功：tw′s=h1−h2=3460−2005=1455kJ/kg'