《化工热力学》课程作业习题（含答案）第七章 压缩、膨胀、动力循环和制冷循环

第七章制冷、压缩和蒸汽动力循环7-19某郎肯循环以水为工质，运行于14Mpa和0.007Mpa之间，循环最高温度为540°C，试求：（a）循环的热效率；(b）水泵功与透平功之比：(c）提供1KW电的正气循环量。解：（a）查水蒸气表14Mpa813K过热蒸汽：h,=3431.9kJ·kg-S, =6.528kJ.K-l.kg-l工质在透平中等嫡膨胀：S，=S，=6.528kJ·K-l.kg-!查报和水蒸气压力表P=0.007MPaT=39°C=312Kh,=163.32kJ/kghg=2571.6kJ/kgS, =0.5589kJ /(kg·K)Sg=8.2739kJ /(kg·K)v=0.001m2/kg膨胀终点：S, = Sgxg +(1-x,)S)6.528=8.2739x, +(1-x,)×0.55891得x=0.7737h, =hgx; +(1-x;,)h, = 2571.6×0.7737 +(1-0.7737)x163.32= 2026.606kJ /kg透平等摘产生功：Ws(R) =-(Ah)=-(h,-h,)=3431.9-2026.606=1405.29kJ/kghy = h, = 163.32kJ / kg冷凝过程传热：qi=hg-h,=163.32-2026.606=-1863.286kJ/kg水泵的可逆轴功：Ws(R)pmp =-(P-P)=-0.001(14-0.007)×103 =-13.993kJ / kg由热力学第一定律：h = hg -Ws(R)pimp =163.32 +13.993 =177.313kJ / kg锅炉吸热：qh=hz-h,=343.9-177.313=3254.587kJ/kg1

第七章 制冷、压缩和蒸汽动力循环 7-19 某郎肯循环以水为工质，运行于 14Mpa 和 0.007Mpa 之间，循环最高温度为 540 ， 试求： C  （a）循环的热效率； (b) 水泵功与透平功之比； (c) 提供 1KW 电的正气循环量。 解：（a）查水蒸气表 14Mpa 813K 过热蒸汽： 1 2 9.3431  h  kgkJ 11 2 528.6  S  kgKkJ 工质在透平中等熵膨胀： 11 23 528.6  SS  kgKkJ 查报和水蒸气压力表 P  007.0 MPa  31239 KCT  h kgkJ l  /32.163 h kgkJ g  /6.2571 Sl   KkgkJ )/(5589.0 Sg   KkgkJ )/(2739.8 膨胀终点： /001.0 kgmv 3  55891.0)1(2739.8528.6 )1( 3 3 3 3 3     xx g SxxSS l 得 x3  7737.0 hxxhh kgkJ g l /606.202632.163)7737.01(7737.06.2571)1( 3 3 3      透平等熵产生功： W hhh kgkJ Rs /29.1405606.20269.3431)()( )(  23    hh kgkJ l 4  /32.163 冷凝过程传热: hhq kgkJ l 34   606.202632.163   /286.1863 水泵的可逆轴功 ： W PPv kgkJ pumpRs /993.1310)007.014(001.0)( 3 )( 41  由热力学第一定律： Whh kgkJ pumpRs )(41    /313.177993.1332.163 锅炉吸热： hhq kgkJ H /587.3254313.1779.343   12   1

郎肯循环净功为透平产功与泵轴功的代数和：Wx =Ws(R) -W, (R) pump =1405.29-13.993=1391.297kJ / kgWA1391.297=0.4275热效率：nT=3254.587HWs(R)pump13.993=0.009957（b）水泵功与透平功之比：W,(R)1405.2911（c）提供1kw电的循环蒸汽量：0.0007187kg/smWN1391.2977-26某蒸汽压缩制冷循环用氨做工质，工作于冷凝器压力1.2Mpa和蒸发器压力0.14Mpa之间。工质进入压缩机时为饱和蒸汽，进入节流阀时为饱和液体，压缩机等摘效率为80%，制冷量为1.394×10*kJ/h。试求：（a）制冷系数：(b）氨的循环速率；(c）压缩机功率；(d）冷凝器的放热量：(e）逆卡诺循环的制冷系数。解：（a）制冷系数：工质为氨h, -h,查查T-s图h,=332kcal/kgp=0.14MPahi,-h,P=1.2MPah = h, = 80kcal / kg等：h,=420kcal/kg(t=120°C)h,-hz_332-420=0.8求得：hz=442kcal/kgn=h,-h2332-hz332-80h, -ha=2.29442-332h, -h1.39×104QL(b)m==13.221kJ/h=3.67×10-kg/s(332-80)×4.184h,-h(c)w,=-m(h,-h,)=(332-442)×4.184=-460.24kJ=-1.69KW(d) Qn = m(h -h,)=3.67×10- x(80-442)=-1.329kcal /s =-5.56kJ/s（e）以冷凝器压力1.2Mpa时，T，=30°C2

郎肯循环净功为透平产功与泵轴功的代数和： WWW kgkJ pumpRsRsN  )(  ）（    /297.1391993.1329.1405 热效率： 4275.0 587.3254 297.1391   H N T q W  （b）水泵功与透平功之比： 009957.0 29.1405 993.13 ) )(  Rs pumpRs W W （ （c）提供 1kw 电的循环蒸汽量： skg W m N /0007187.0 297.1391 11   7-26 某蒸汽压缩制冷循环用氨做工质，工作于冷凝器压力 1.2Mpa 和蒸发器压力 0.14Mpa 之 间。工质进入压缩机时为饱和蒸汽，进入节流阀时为饱和液体，压缩机等熵效率为 80%，制冷量为 /10394.1 hkJ 。试求： 4  （a）制冷系数； (b) 氨的循环速率； (c) 压缩机功率； (d) 冷凝器的放热量； (e) 逆卡诺循环的制冷系数。 解：（a）制冷系数：工质为氨 查 1 ' 2 21 hh hh   ＝ 查 T-S 图 h /332 kgkcal 1  p  14.0 MPa  2.1 MPaP  34  /80 kgkcalhh 等熵：h2 Ctkgkcal )120(/420    8.0 332 420332 ' 2 ' 21 21        hh h hh  s 求得：h /442 kgkcal ' 2  29.2 332442 80332 1 ' 2 41        hh hh  （b） hkJ skg hh Q m L /1067.3/221.13 184.4)80332( 1039.1 3 4 41         （c） s hhmw 1 kJ 69.124.460184.4)442332()( KW ' 2 '   （d） hhmQ skJskcal H /56.5/329.1)44280(1067.3)( ' 3 23    （e）以冷凝器压力 1.2Mpa 时， H CT   30 2

T, =-20°C蒸发器压力0.14Mpa时，T.20 + 2735== 5.0630+273253Th -T,n

蒸发器压力 0.14Mpa 时， L CT   20 06.5 25327330 27320       LH L TT T  3