习题解答-北科大

1、.1-9.1995年我国生产原煤13.6亿t、原油1.49亿t、发电1万亿kWh。上述数据各折合若干标准煤？解：原煤13.6亿t： 13.65000/7000=9.71亿tCe原油1.49亿t： 1.4910000/7000=2.13亿tCe发电1万亿kWh： 100000.404/1000=4.04亿tCe 1-10.根据我国能源结构,1992年水电折合一次能源的总产量为5292.4万t（标准煤）,火电二次能源的总能耗为25177.3万t（标准煤）。问： （1）若发电标准煤消耗按0.404kg/（kWh）计，则水电、火电的年发电量各为多少kWh？（2）若发电设备的年平均工作时间为5700h，

2、则水电、火电的装机容量各为多少kW？解：（1）水电： 5292.4107/0.404=1.311011kWh火电： 25177.3107/0.404=6.231011kWh（2）水电：1.311011/5700=2.30107kW火电：6.231011/5700=1.09108kW 1-12.一台风机的供风量为 7800 m3/h,风压为12000 Pa，消耗电能为36 kW。试计算风机的能量利用率（风机效率）及能源利用率(相对一次能源的利用率)，发电标准煤耗按0.404kg/（kWh）计。解：能量利用率（风机效率）：120007800/36000/3600=72.22%能源利用率（相对一次能

3、源的利用率）：72.223600/0.404/29307=21.96% 2-15. 在环境温度为27条件下，将压力为 1bar、温度为127的 1kg空气可逆定压加热至427，试求加热量中的和。如果加热量由500的恒温热源放出,则热量中的和又为若干？设空气的定压比热容。解：（1）q=CP(T2-T1)=301.20kJ/kganq=q-exq=168.56kJ/kg（2）anq=q-exq=116.93kJ/kg 2-16. 利用水蒸气表,计算下列参数的水蒸气、水和冰的值。设环境温度为25,冰的凝固热为334.88 kJ/kg。 序号 状态 p,bar t, h, kJ/kg s, kJ/kg

4、K ex ,kJ/kg 0 水 1.0 25104.90.36640 1 汽 10.0 2002827.56.6940836.03 2 汽 5.0 2002855.47.0603754.71 3 汽 1.0 99.632675.77.3608485.42 4 水 1.0 99.63417.511.302733.45 5 水 1.0 40167.50.57211.27 6 冰 1.0 0-334.78-1.226835.33解：结果如表中。其中（0）（5）根据查得的焓熵值采用ex=(h-h0)-T0(s-s0)公式可直接算得结果，（6）的计算如下：h6冰=h6水 - r= -334.78kJ/k

5、gs6冰=s6水 - r/Tr= -1.2268kJ/kgKex6=(h-h0)-T0(s-s0)= 35.33kJ/kg 2-21. 一台实际空气绝热透平，进口压力p1 = 6bar、温度t1 =200、流速v1 =160 m/s；出口压力p2 =1bar、温度t2 =40、流速v2 =80 m/s。已知环境压力p0 = 1bar、温度t0 =290。试求：（1）进、出口状态下流动工质的与；（2）透平所作的实际有用功；（3）透平在上述进、出口状态下可能作出的最大有用功是多少？解：（1）ex1=39.68+150.67+12.80=203.15kJ/kgan1=140.32-150.67=-1

6、0.35 kJ/kgex2=0.65+0+3.20=3.85 kJ/kgan2=19.35 kJ/kg（2）（3） 2-22. 一台压缩机将空气从环境状态等温压缩到p=7bar。试求压缩1kg空气所获得的有效能。如果为非等温压缩,空气温度升高到80.求空气所获得的有效能。空气的比热容为1.01kJ/（kg）。解：（1）（2） 2-24. 计算每摩尔含氧为95%及99.2%的气体(其余为氮)的值分别为多少？设环境温度为20。空气成分为xO2 =21%,xN2 =79%。解：exm1=3158.4J/mol exm2=3664.3J/mol 2-30. 钢锭在加热炉中的氧化烧损率为0.45% ,氧

7、化皮的组成及分子量如下： FeO Fe2O3 Fe3O4 质量分数 0.081 0.269 0.650 相对分子质量 72 160 232试求加热每吨钢锭的氧化反应为多少。解：加热每吨钢锭生成氧化铁皮量：10000.45/(0.08156/72+0.269112/160+0.650168/252)=6.233kg加热每吨钢锭的氧化反应：6.2331000(0.081/72244.5+0.269/160742.6+0.650/2521014.7)=27215kJ 2-31. 某燃烧器以重油为燃料.已知重油的低发热量为42000kJ/kg,理论空气量为L0=10.72m3/kg,理论燃烧产物量为V

8、0=11.39m3/kg。重油温度为80,比热容为1.9kJ/(kg)。空气比热容为1.34kJ/(m3),烟气比热容为1.50kJ/(m3)。环境温度为20。试求下列三种情况下的每公斤燃料的燃烧损失。 空气系数 n=1.1,空气未预热。 空气系数 n=1.3,空气未预热。 空气系数 n=1.1,预热空气温度为350。解：（1）VG=V0+(n-1)L0=12.462m3/kgtad=t0+Qdw+CF(tF-t0)/VGCG=2272.9（2）VG= 14.606m3/kg tad=1942.2 Ir=12886kJ/kg（3）VA=Ln=nL0=11.792 m3/kg VG=12.462

9、m3/kgtad=t0+Qdw+CF(tF-t0)+VACA(tA-t0)/VGCG=2551.9 2-35. 一台空气预热器通过的烟气流量为Vy =14000m3/h,进口温度 ty1 =600, 出口温度 ty2 =290。通过的空气量为 Vk =13500 m3/h,进口温度 tk1 =20, 出口温度 tk2 =350.烟气的比热容为 Cy =1.5kJ/（m3）,空气的比热容为 Ck =1.34kJ/(m3),假设环境温度为20.计算换热器的 热损失； 损失； 效率。解：（1）=140001.5（600290）6.51106 kJ/h=135001.34（35020）5.97106

10、kJ/h热损失：5.4105 kJ/h（2）3.81106 kJ/h1.97106 kJ/h损失：1.84106 kJ/h其中外部损失：3.2105 kJ/h 内部损失：1.52106 kJ/h上式中：=706.86 =437.61（3）一般效率：36目的效率：52传递效率：66 2-37. 由通风机和换热器组成的空气加热系统如图所示。风机消耗的功率为 P=4.42kW,环境空气温度 T0 =285K,其它各点的参数如表所示。试求：通风机的损失；换热器的损失；换热器中空气侧压力损失；该系统的效率 （题2-37附图） 0 1 2 3 4 t/ 12 16 55 70 48 p/ MPa 0.1

11、0.1036 0.1 - - m / kg/s 1.1 1.1 1.1 0.467 0.467 Cp / kJ(kgK)-1 1.004 1.004 1.004 4.186 4.186 种 类 空 气 水解：（1）0.0282.8932.921kJ/kg=P-maex1=1.207kW（2）2.962 kJ/kg21.793 kJ/kg8.785 kJ/kg=ma(ex1-ex2)+mw(ex3-ex4)=6.030kW（3）3.182kW（4）22.32% 2-40. 某工业炉排出烟气量 V=4027m3/h,温度为 t1 =800,比热为Cp =1.49kJ/(m3)。车间另需消耗冷却水

12、M =56 t/h,出口温度 t2 =40.试比较两种余热资源的余热量和量。设环境温度为20。解：Q1VCP(t1-t0)=4.680106kJ/h2.398106kJ/hQ2MCs(t2-t0)=4.668106kJ/h1.531105kJ/h比较：Q1Q2，Ex1Ex2 2-41. 一台加热炉每小时消耗600kg重油，将12吨钢坯加热到1200。试根据下列数据作简化的加热炉热平衡和平衡计算。已知数据如下： 重油发热量 41860 kJ/kg 排烟温度 800 烟气平均比热容 1.465 kJ/(m3) 钢坯平均比热容 0.502 kJ/(kg) 炉内壁平均温度 900 环境温度 20解：理

13、论空气需要量和理论烟气生成量按近似公式计算如下：11.016 m3/kg11.834 m3/kg空气过剩系数按n=1.15计算，则Vn=V0+(n-1)L0=13.487m3/kgA.热平衡：收入项：（1）QF=BQdw=2.5116107kJ/h支出项：（21）Qm=MmCPm(Tm-T0)=7.1083106kJ/h（22）Qy=BVnCPy(ty-t0)=9.2470106kJ/h（23）其他散热损失：Qs=QF-(Qm+Qy)=8.7607106kJ/hB.平衡：收入项：（51）ExFBQdw=2.5116107kJ/h支出项：（71）Exm=MmCPm(Tm-T0) =4.2580106kJ/h（72）Exy=BVnCPy(Ty-T0)=4.7382106kJ/h（73）2138.597.3217（74）1652.93K 730.70K1.5903106kJ/h（75）其他散热损失：7.2078106kJ/h热平衡和平衡表：热平衡平衡序号项目GJ/h%序号项目GJ/h%收入项1燃料化学热25.1160100.0051燃料化学25.1160100.00