2022年第十一章课后习题 .pdf
第十一章课后习题11-1 一简单蒸汽动力装置循环 （即朗肯循环）， 蒸汽的初压13pMPa，终压26pMPa，初温如下表所示。 试求在各种不同初温时循环的热效率t、耗气率 d 及蒸汽的终干度2x，并将所求得的各值填入下表内，以比较所求得的结果。1/tC 300 500 t 0.3476 0.3716 d/(kg/J) 1.00961078.15 102x 0.761 0.859 解： （1）1123,300,6pMPa tCpKPa。由 h-s 图查得12222996/,2005/,0.761,36hKJkg hKJ kgxtC取32224.187 36150.7/,0.001whc tKJ kg vm水泵功近似为212330.001/3.00.006102.994/3/pwvppmkgKPaKJkgKJkg热效率若略去水泵功，则精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 19 页（），由 h-s 图查得：取。若不计水泵功，则11-2 一 简 单 蒸 汽 动 力 装 置 循 环 ， 蒸 汽 初 温1500tC， 终 压20. 0 0 6pM P a，初压如下表所示。试求在各种不同初压时循环的热效率t、耗气率 d 及蒸汽的终干度2x，并将所求得的各值填入下表内，以比较所求得的结果。1/pMPa 3.0 15.0 t0.3716 0.4287 d/(kg/J) 78.15 106.057102x0.859 0.742 解： （），即上题的（）（），由 h s 图查得据，由得精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 19 页由，求得忽略水泵功712116.05 10/3305 1653.0dJ kghh11-3 设 有 两 个 蒸 汽 再 热 动 力 装 置 循 环 ， 蒸 汽 的 初 参 数都 为1112.0,450,pMPa tC，终压都为20.004pMPa。第一个再热循环再热时压力为 2.4MPa ，另一个再热时压力为0.5MPa ，两个循环再热后蒸汽的温度都为 400。试确定这两个再热循环的热效率和终湿度，将所得的热效率、 终湿度与朗肯循环作比较， 以说明再热时压力的选择对循环的热效率和终湿度的影响。注：湿度是指 1 kg 湿蒸汽中所含饱和水的质量，即（1-x ）. 解： （）由及再热压力，由h-s 图查得、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 19 页终湿度（）再热压力时，(3) 无再热朗肯循环列表比较由此可见，再热压力高，可提高循环效率， 但提高干度的作用不显著，再热压较低，提高干度作用较大，但可能引起循环热效率下降。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 19 页11-4 具有两次抽气加热给水的蒸汽动力装置回热循环，其装置示意图如图11-13。已知第一次抽气压力010.3pMPa，第二次抽气压力020.12pMPa，蒸汽初温1450tC，初压13.0PMPa，冷凝器中压力20.005pMPa。试求： （1）抽汽量12,； （2）循环热效率；（3）耗气率 d； （4）平均吸热温度。与朗肯循环热效率、耗汽率d 和平均吸热温度作比较，并说明耗汽率为什么反而增大？解 ： 由、，从 h-s 图查得：、， 由 饱 和 水 和 饱 和 蒸 气 表 得 ：（）求由热平衡方程式得：(2) 求循环热效率精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 19 页（3）耗汽率（4）平均吸热温度由过热蒸汽表及和饱和蒸汽表查得（5）与朗肯循环比较热效率：耗汽率：平均吸热温度查表得精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 19 页比较发现，采用抽汽回热后，热效率较简单朗肯循环有所提高，而耗汽率有所增大， 这是因为抽汽使每 kg 新蒸汽作出的功减小， 故使 d 增大，但由于回热，虽吸热量减少，平均吸热温度升高，放热温度不变，故 t 提高。11-5 某发电厂采用的蒸汽动力装置，蒸汽以119.0,480pMPa tC的初态进入汽轮机。汽轮机的0.88T，冷凝器的压力与冷却水的温度有关。设夏天冷凝器保持35。假定按朗肯循环工作，求汽轮机的理想耗汽率0d与实际耗汽率d。若冬天冷却水水温降低，使冷凝器中的温度保持15，试比较夏、冬两季因冷凝器温度不同所导致的以下各项的差别；（1）汽轮机做功；（2）加热量； （3）热效率（略去水泵功） 。解：由，查得。（1）夏天，由饱和水与水蒸汽表中查得：由图查得。汽轮机的理论技术功汽轮机的实际技术功若不计水泵功时，循环的内部功吸热量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 19 页装置的内部热效率理想耗汽率实际耗汽率（）冬天，由水蒸气表查得：、列表比较精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 19 页11-6 某简单朗肯循环， 蒸汽的初压、初温，冷凝器内维持压力10KPa ，蒸汽质量流量为 80kg/s 。假定锅炉传热过程是在1 400K 的热源和水之间进行，冷凝器内冷却水的平均温度为25。试求： （1）水泵功；（2）锅炉内烟气对水的加热率； （3）汽轮机做功；（4）冷凝器内乏气的放热率；（5）循环热效率；（6）各过程及循环做功能力的不可逆损失。已知0290.15TK解：查 h-s 图及饱和水和饱和蒸汽表、；(1) 水泵功（2）加热率（3）汽轮机做功精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 19 页（4）循环热效率（5）循环热效率或（6）各过程不可逆作功能力损失因膨胀及压缩均按等熵过程计算， 故不可逆损失表现在烟气向水放热及乏汽向冷却水放热的过程中。锅炉内传热过程：烟气熵变冷凝器内传热过程：冷却水熵变精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 19 页循环不可逆损失：11-7 题 11-6 中的循环改成再热循环， 从高压汽轮机排出的蒸汽压力为 0.5MPa ，加热到 500后再进入低压汽轮机。若所有其他均不变，假定循环内锅炉加热量（即上题中锅炉内的加热量）也不变，试求：（1）低压汽轮机末端蒸汽的干度； （2）锅炉及再热器内单位质量工质的总加热量；（3）高压汽轮机和低压汽轮机产生的总功率； （4）循环热效率；（5）各过程及循环做功能力的不可逆损失。解：由题 11-6 、查 h-s 图（1）（2）加热量：锅炉内每 kg 工质吸热量即上题中再热器内每 kg 蒸汽吸热量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 19 页因总加热器未变，所以蒸汽流量减少为（3）功率高压汽轮机低压汽轮机. （5） 锅炉及再热器内不可逆损失冷凝器内不可逆损失精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 19 页11-8 题 11-6 中的循环改为一级抽汽回热循环， 抽气压力为 0.5MPa 。若其他条件均不变，试求：（1）两台水泵的总耗功；（2）锅炉内水的质量流量； （3）汽轮机做功；（4）冷凝器内的放热量；（5）循环热效率； （6）各过程及循环做功能力的不可逆损失。解 ： 据 题11-6 、。对回热器列能量方程精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 19 页（1）锅炉内水质流量：查表（2）水泵耗功低压泵高压泵（3）汽轮机做功（4）冷凝器放热量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 19 页热效率或（5）做功能力损失锅炉内不等温传热回热器内混合过程冷凝器内传热过程因条件与 11-6 相同，所以与题 11-6 相同。或锅炉烟气方热量的热量火用冷凝器中冷却水吸热量的热量火用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 19 页循环输出净功11-9 某热电厂（或称热电站）以背压式汽轮机的乏气供热，其新汽参数为 3MPa ，400，背压为 0.12MPa。乏气被送入用户热系统作加热蒸气用，放出热量后凝结为同一压力下的饱和水，再经水泵返回锅炉。设用户热系统中热量消耗为1.061010/KJh，问理论上此背压式汽轮机的电功率输出为多少（KW ）？解：已知查 h-s 图得：查表得：每千克蒸汽凝结放出热量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 19 页蒸气质量流量每 kg 蒸汽作功汽轮机总功理论功率11-10 某台蒸汽轮机由两台中压锅炉供给新汽。这两台锅炉每小时的蒸汽生产量相同。新蒸汽的参数均为113,450pMPa tCp，设备示意图如图 11-24a 所示。后来因需要的动力增大，同时为了提高动力设备的热效率，将原设备加以改装。将其中一台中压锅炉拆走，同时在原址安装了一台同容量（即每小时蒸汽生产量相同）的高压锅炉，增设了一台背压式的高压汽轮机（前置汽轮机）。高压锅炉所生产的蒸汽参数为0018,550pMPa tC，高压锅炉的新蒸汽进入高压汽轮机工作。高压汽轮机的排气背压3bpMPa，且该排气进入锅炉内再热。 再热 后 的 蒸 汽 参 数 与 另 一 台 中 压 锅 炉 的 新 蒸 汽 参 数 相 同 ， 即113,450pMPa tC，并与另一台中压锅炉的新蒸汽会合进入原来的终压汽轮机工作。改装后设备的示意图如图11-24b 所示。求改装前动力装置的理论热效率以及改装后动力装置的理论热效率。改装后的理论热效率比改装前增大百分之几？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 19 页解：改装前已知两台中压锅炉。由h-s 图 查 得； 由 表 中 查 出。（1）改装后改装后一台中压锅炉，参数同上，另一台高压锅炉，生产蒸汽量同中压锅炉，新蒸汽参数，膨胀到后，再 热 到，再 继 续膨 胀 到， 由h-s 图 上 查得 ：。若以再热循环和中压锅炉朗肯循环各 1kg 蒸汽考虑，全装置所作的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 19 页功=再热循环功 +朗肯循环功全装置所吸热量 =再热循环吸热量 +朗肯循环吸热量理想效率由 37.1%增大到 42.1%, 改装后功率增大百分比精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 19 页
