化工热力学习题及答案第五章蒸汽动力循环和制冷循环.docx
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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
蒸汽吸收的热量
染料可提供的热量
5-3设有一台锅炉,每小时产生压力为2.5MPa,温度为350C的水蒸汽4.5吨,锅炉的给
水温度为30C,给水压力2.5MPa。
已知锅炉效率为70%,锅炉效率:
如果该锅炉耗用的燃料为煤,每公斤煤的发热量为29260J•kg-1,求该锅炉每小时的耗煤
量。
解:
查水蒸汽表2.5MPa20CH2O
H86.3kJkg
2.5MPa40CH2O
H169.77kJkg
内插得到2.5MPa30CH2OH169.7:
86.3l28.04kJkg
查水蒸汽表2.0MPa320CH2OH3069.5kJkg1
锅炉在等压情况下每小时从锅炉吸收的热量:
锅炉每小时耗煤量:
mcoal13490235658.6kgh1
0.729260
1
(3125.87
128.04)31490235kJh
QmH2OH(H2H1)4.5103
5-4某朗肯循环的蒸汽参数为:
进汽轮机的压力56MPa,温度t1540C,汽轮机
出口压力P10.008MPa。
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:
p16MPa,t1540C,
2点(湿蒸汽)性质:
Hg2577kJkg1
Sg8.2287kJkg1Vl1.0084cm3g1
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,
S2S16.9999kJkg1K1
2点汽液混合物熵值:
(2)
循环热效率
旦1326・96.°420.3958
H43517.0179.922
(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占:
>八、、•
P1
4MPa,t1500
C
H13445.3kJ
kg1,
S
1
7.0901kJkgK
2占:
J八、、•
P2
0.004MPa,S2
S1
7.0901kJkg
1K1
Hi
121.46kJkg1
Si
0.4226kJkg
1
500C,乏气压力为
(1)汽轮机的作功量;
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
0.004MPa,试计算进入汽轮机的蒸汽压力分别为4MPa和14MPa时,
Hg2554.4kJkg1Sl8.4746kJkg1Vl1.004cm3g1
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,
11
S2S17.0901kJkgK
2点干度为x,由汽液混合物的性质计算可知:
xSg(1x)SS2
2点汽液混合物熵值:
巴亠1309.124・0120.3931
Q3445.3125.47
同理可得p14MPa
2点:
P2
0.004MPa,S2
S1
11
6.3877kJkgK
Hl
121.46kJkg1
Si
0.4226kJkg1
Hg
2554.4kJkg1
Sl8.4746kJkg1Vl1.004cm3g1
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,
S2S16.3877kJkg1K1
2点干度为X,由汽液混合物的性质计算可知:
xSg(1x)SlS2
(1)2点乏汽干度为0.7408
(2)汽轮机作功量:
WSH2H11923.783321.151397.37kJkg1
(3)循环的气耗率:
SSC360036002.58kg(kWh)1
WS1397.37
(4)循环热效率
水泵消耗的功率
4106
66
WpVidp1.004(140.004)101014.052kJkg
6
0.00410
H4H3WpHlWp121.4614.052135.51kJkg
(WsWp)1397.3714.052
0.4342
Q3321.15135.21
(5)结果分析
p〃MPa
Ws/kJ-kg-1
X
SSC/kg-kW1•h-1
n
4
1309.12
0.8281
2.75
0.3931
14
1397.37
0.7408
2.58
0.4342
通过上表比较,可以看出,进入汽轮机的蒸汽压力越高,汽轮机的作功量越大,循环的气耗
量减少,循环的热效率升高。
5-18逆卡诺(Carnot)循环中,冷、热源温差越大,制冷系数是越大还是越小,为什么?
解:
逆向Carnot循环的制冷系数计算公式(P149):
q。
Tl
C
WsThTl
由上式可以看出,逆卡诺循环冷热源温差越大,制冷系数C越小
5-20逆卡诺(Carnot)循环供应35kJ•s-1的制冷量,冷凝器的温度为30C,而制冷温度
为-20C,计算此制冷循环所消耗的功率以及循环的制冷系数。
解:
逆向Carnot循环的制冷系数:
c°Tl_
WsThTl
Q0
mq°
35kJ
1s
q°
mq°
Q0
C
Ws
mWs
mWs
Pt
mWs
Q0
351
6.92kJs6.92kW
C5.06
5-27某制冷装置采用氨作制冷剂,蒸发室温度为-10C,冷凝室温度为38C,制冷量为10
X105kJ•h-1,试求:
(1)压缩机消耗的功率;
(2)制冷剂的流量;(3)制冷系数。
解:
制冷循环在p-H图上表示如下:
由P309氨的压焓图,由-10C的饱和蒸汽线点1(0.29085MPa)查得:
比1562kJkg
1-2压缩过程速度很快,可按绝热过程处理,如果过程可逆,则为绝热可逆过程,所以
S120,即为等熵过程。
由38C饱和蒸汽压线与过1点的等熵线交点确定2点,查得:
H21840kJkg
由38C饱和蒸汽压线和饱和液相线交点确定4点,查得:
H4510kJkg1
(1)单位制冷量:
q0比H415625101052kJkg1
Q1106
(2)制冷剂每小时循环量:
m0950.57kgh1
q。
1052
(3)单位质量制冷剂耗功量:
WsH2H118401562278kJkg1
73.41kW
3600
(4)压缩机功率:
PTmWs950.57278
3600
11
H1339.4calkg1420.73kJkg
⑷压缩机功率:
Pt器汽严7195kW
制冷系数:
q01056.593.86
Ws273.67
5—31蒸汽压缩制冷装置采用氟里昂(R—12)作制冷剂,冷凝温度30C,蒸发温度-20C,
节流膨胀前液体制冷剂的温度为25C,蒸发器出口处蒸汽的过热温度为5C,制冷剂循环量
为100kg•h-1。
试求:
(1)该制冷装置的制冷能力和制冷系数;
(2)在相同温度条件下逆向
卡诺循环的制冷系数。
解:
该过程在P—H图上表示如下
由-20C的饱和蒸汽压线与-15C的等温线交叉点确定1点的焓熵值,
1
Hi346.8kJkg
1-2的过程为等熵过程,由过1点的等熵线与30C的等压线的交点确定2点
1
H2376.8kJkg
由30C等压线与25C的等温线确定点4,查得焓值:
H4
1
225kJkg
(1)
单位制冷量:
q0Hr
H4
346.8
225121.8kJ
kg1;
(2)
制冷能力:
Q0mq0
100
121.8
12180kJkg1;
(3)
压缩机单位质量耗功:
Ws
H2H1
376.8346.8
30kJkg
(4)
制冷系数:
q°
121.8
4.06;
Ws
30
(5)
逆向卡诺循环制冷系数:
C
Tl
253
5.06
ThTl
303253
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