11章习题提示与答案

习题提示与答案第十一章 水蒸气及蒸汽动力循环 11-1 试根据水蒸气的h-s图，求出下述已知条件下各状态的其他状态参数p、v、t、h、s及x(或过热蒸汽的过热度Dtts)。已知： (1) p0.5MPa、t500； (2) p0.3MPa、h2550kJ/kg； (3) t180、s6.0kJ/(kgK)； (4) p0.01MPa、x0.90； (5) t400、D150。提示：水蒸气h-s图上，两个独立的状态参数可确定一个状态；饱和区内，p、T两个参数直接相关。答案：h=3 500kJ/kg，s=8.08kJ/(kgk)，x=1，0.72m3/kg, 448 ；（1）s=6.54kJ/(kgk)，x=0.921，t=134，m3/kg；（2）h=2 534kJ/kg, x=0.865，0.168m3/kg；（3）h=2 534kJ/kg，s=7.4kJ/(kgk)，t=46 ；（4）h=3 200kJ/kg，s=6.68kJ/(kgk)，x=1，p=3.97 MPa。 11-2 根据水蒸气表，说明下述已知条件下各状态的其他状态参数t、v、h及s。已知： (1) p0.3MPa、t300； (2) p0.5MPa、t155；(3) p0.3MPa、x0.92。提示：参照习题11-1的提示；湿饱和蒸汽的状态与其干度有关。答案：（1），；（2），；（3）v；h=2 552.372 kJ/kg；s=6.5673kJ/( kgk)11-3 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1MPa、温度为40。已知锅炉效率即蒸汽所得热量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。提示：锅炉效率为蒸汽吸收的热量与燃料放热量之比，即B=Q/ Q。蒸汽吸热量Q=qm,蒸汽(h2-h1)，煤炭放出的热量Q= qm,煤HV。答案：qm,煤=1 277.5 kg/h。11-4 进入汽轮机的蒸汽的初参数为p13MPa、t1450。绝热膨胀后乏汽的压力为p20.005MPa。如果蒸汽流量为30t/h，试求汽轮机的功率。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？提示：汽轮机中蒸汽膨胀的理想过程为定熵膨胀过程；汽轮机效率为；汽轮机功率P=qmws，ws=h。设冷凝器出口工质为饱和水状态，则湿蒸汽焓值为h时，其干度为湿蒸汽压力确定时，其饱和状态点即确定；循环中，各特征点的状态参数可利用水蒸气h-s图确定。答案：P9875kW，P8394kW；x0.836，x0.908；0.585kJ/(kgK)。11-5 一台功率为20000kW的汽轮机，其耗汽率为3.3kg/(kWh)。已知乏汽的压力为p20.005MPa，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/(kgK)，试求冷却水消耗量。提示：耗汽率d为1kWh功量所需的蒸汽量，即；冷却水吸热量Q等于乏汽凝结时的放热量Q， =cpT，Q=xqm（式中，为水在乏汽压力下的汽化潜热）。答案：。11-6 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。若背压为1MPa，流速可达到多少？提示：喷管出口流速；减缩喷管，当时，出口压力p2为pB，当时，出口压力p2为pcr。过程终态点，利用过程特性及相关状态参数由水蒸气h-s图确定。答案：cf412.3m/s，cf583.1m/s。11-7 已知朗肯循环的蒸汽初压p15MPa、初温t1450，乏汽压力p20.005MPa。试求该循环加热过程的平均加热温度及循环热效率。若把蒸汽初温提高到550，试求循环热效率。提示：循环中，各特征点可依据过程特性及相关状态参数由水蒸气h-s图确定。朗肯循环，过程中冷凝器出口工质为饱和水状态，考虑水泵的耗功。加热过程中工质的平均吸热温度：，q=h。答案：=0.388，tm1227，=0.403。 11-8 已知朗肯循环的蒸汽初压p15MPa、初温t1500，乏汽压力p20.005MPa。试求该循环的平均吸热温度、循环热效率及乏汽干度。若把蒸汽初压提高到10MPa，试求循环热效率及乏汽干度。朗肯循环的T-s图提示：参照习题11-7的提示；水泵出口工质的焓值：h0=h+vp。答案：=0.395，tm1232.9，x2=0.822，=0.419，=0.774。再热循环的T-s图 11-9 蒸汽动力装置的再热循环，其蒸汽初温t1550、初压p114MPa，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，试求其循环热效率和乏汽干度及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，并进行比较。提示：再热循环的热效率为循环中，各特征点可依据过程特性及相关状态参数由水蒸气h-s图确定。答案：=0.4545，x2=0.871，=0.435 4，=0.769。参数选择得当时，再热循环的热效率高于相应的朗肯循环的热效率，且汽轮机出口处蒸汽干度增大。抽汽回热循环的T-s图 11-10 一台蒸汽动力装置采用一级抽汽回热。该装置的蒸汽初压p114MPa、初温t1550、乏汽压力p20.005MPa。根据理论分析，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和汽轮机的轴功及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。提示：一级回热循环的热效率为式中，为抽汽率；水泵出口工质的焓值：h0=h+vp；汽轮机的轴功：ws=(1-a)(h1-h2)+a(h1-ha)；循环中，