h3` 3445 1986 33.33 29.33 3411 3347 4 9.07 t3`-t3 0.0186 1459 0.067 0.092 1521 1533 （％） 1455 42.78 1512 45.17 1519 46.74 3386 1865 38.4 29.33 3323 1790 43.2 29.33 3279.8 13.87 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
th?h1?h3?547.7K
s1?s3平均放热温度
（2）
tc?h2?h3?312.17K
s2?s3循环热效率
（3）
??1?tc?43％ th
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)，
hB=2988 kJ/kg
再热出口焓A：hA=3547 kJ/kg，sA=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
th?h1?h3?(hA?hB)?564K
sA?s3平均放热温度
（5）
tc?h2?h3?312K
s2?s3循环热效率
（6）
??1?tc?44.7％ th
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
??h5?h3908.6?340.57＝0.237 ?h4?h32736?340.57循环功量：
w0?h1?h4?(1??)(h4?h2)?794 kJ/kg
热效率：??w0w0??36.2％ q1h1?h5
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：??总耗煤量：
h1?h2＝15.3％
h1?h3P12?106＝4.61kg/s=16.6t/h m??73??2?10?0.850.153?20000?10?0.85有15.3％的热能发电，发电煤耗为： m1=m??=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：
Pm1??20000?1?0.85P12?106＝1.96 kg/s＝?h1?h20.36?20000?0.8520000??0.85h1?h37.06 t/h
供热煤耗量相同14.06 t/h。
总煤耗：m=7.06+14.06=21.12 t/h
10-7小型供热、供电联合电站，进入汽轮机新蒸汽的压力为1 MPa、温度为200℃，汽轮机供热抽汽压力为0.3 MPa，抽汽通过热交换器后变成0.3 MPa的饱和液体，返回动力循环系统。汽轮机乏汽压力为40kPa。汽轮机需要输出1MW的总功率，而热交换器要求提供500kW的供热率。设汽轮机两段（即抽汽前后）的相对内效率都为0.8。试计算进入汽轮机的总蒸汽量和进入热交换器的抽汽量。
解：0.3 MPa的饱和液体、饱和汽、汽化潜热的焓：
561.4 kJ/kg，2725.5 kJ/kg、2181.8 kJ/kg 进入热交换器的抽汽量：m1?500＝0.23kg/s
2181.8新汽焓h1=2827 kJ/kg，s1=6.693 kJ/(kg.K) 排汽焓(s2=s1)h2=2295 kJ/kg 抽汽焓(s3=s1)h3=2604 kJ/kg
1?103/0.8?m1(h1?h3)乏汽量：m2?＝2.25 kg/s
h1?h2总蒸汽量：m=m1+m2=2.48 kg/s
10-8奥托循环压缩比?＝8，压缩冲程初始温度为27℃，初始压力为97kPa，燃料燃烧当中对工质的传热量为700 kJ/kg，求循环中的最高压力、最高温度、循环的轴功及热效率。设工质k=1.41，cv＝0.73 kJ/(kg.K)。 解：热效率
??1?1?k?1?57.4％
轴功：
w?q??401.5kW T2?T1?k?1＝703.7K
最高温度
T3?T2?q＝1662.6K cvp2?p1?k?1.82MPa
最高压力（定容）
p3?p2T3?4.3MPa T2
10-9狄塞尔循环压缩比?＝15，压缩冲程初始压力为105kPa，初始温度为20℃，循环吸热量为1600 kJ/kg，设工质k=1.41，cp＝1.02kJ/(kg.K)。求循环中各点压力、温度、热效率。
解：2点的压力和温度：
T2?T1?k?1＝889K
p2?p1?k?4.78 MPa
3点压力和温度： p3=p2 T3?q?T2?2458K cp4点的压力和温度：
v4v1v1T2????＝5.4
T3v3v3T3v2T2v3p4?p3()k?0.443 MPa
v4p4T4?T3()p3k?1k＝1231K
?k?1v3T4热效率： ??＝52％ ??4.2 ??1?v2T1k(??1)?k?110－10燃气轮机进气参数为p1＝0.1MPa、t1＝17℃、?＝8，工质定压吸热终了温度t3＝600℃，设k=1.41，cp＝1.02kJ/(kg.K)。求循环热效率、压气机消耗的功及燃气轮机装置的轴功。
解：循环热效率
??1?1?(k?1)/k=45.3%
p2=p1?=0.8 MPa T2?T1?(k?1)/k＝530K
压气机消耗的功：wc?h2?h1?cp(T2?T1)?245 kJ/kg
T4?T3?(k?1)/k＝478K
燃气轮机作功：w1?cp(T3?T4)?403 kJ/kg
燃气轮机装置的轴功w?w1?wc?158 kJ/kg q1?cp(T3?T2)?350 kJ/kg
??
w?4 q1第十一章 制冷循环
11-1空气压缩致冷装置致冷系数为2.5，致冷量为84600kJ/h，压缩机吸入空气的压力为0.1MPa，温度为-10℃，空气进入膨胀机的温度为20℃，试求：压缩机出口压力；致冷剂的质量流量；压缩机的功率；循环的净功率。 解：压缩机出口压力
??(1p2(k?1)/k)?1p1 故：p2?p1(1??1)(k/(k?1))＝0.325 MPa
p4p1? p3p2T3=20+273=293K T4?T3(p4(k?1)/k)＝209K p3致冷量：q2?cp(T1?T4)＝1.01×（263-209）＝54.5kJ/kg 致冷剂的质量流量m?Qp2?0.43kg/s T2?T1()(k?1)/k＝368K q2p1压缩功：w1=cp(T2-T1)=106 kJ/kg
压缩功率：P1=mw1=45.6kW
膨胀功：w2= cp(T3-T4)=84.8 kJ/kg 膨胀功率:P2=mw2=36.5kW
循环的净功率:P=P1-P2=9.1 KW
11-2空气压缩致冷装置，吸入的空气p1=0.1MPa，t1=27℃，绝热压缩到p2=0.4MPa，经冷却后温度降为32℃，试计算：每千克空气的致冷量；致冷机消耗的净功；致冷系数。 解：已知T3=32+273=305K
T2?T1(p2(k?1)/k)＝446K p1p4(k?1)/k)＝205K p3T4?T3(致冷量：q2?cp(T1?T4)＝1.01×（300-205）＝96kJ/kg 致冷机消耗的净功: W=cp(T2-T1)－cp(T3-T4)=46.5kJ/kg
工程热力学第五版课后习题答案
