试述动力循环的共同特点。答:有工质在高温热源吸热,在低温热源放热,并对外输出功。习题6-1某朗肯循环新蒸汽的参数为P1=4MPa、t1=400°C,乏气的压力P2=4kPa,忽略泵功,试计算此循环的循环净功、加热量、热效率及乏气的干度x。如果t1=550°C呢?解:①1点:P1=4MPa, t1=400C查表得:h1=3215.71kJ/kg, s1=6.773kJ/(kg.K)2点:s2=s1=6.773kJ/(kg.K), P2=4KPa查表得:h2=2040.13kJ/kg, x =0.7893(4)点:由P3=P2=4KPa查表得:h3=121.29kJ/kg吸热量:q1=h1-h3=3215.71-121.29=3094.42kJ/kg净功量:wnet=h1-h2=3215.71-2040.13=1175.58kJ/kg热效率:===37.99%干度:x=0.789②1点:由P1=4MPa, t1=550C查表得:h1=3558.58kJ/kg, s1=7.233kJ/(kg.K)2点:由s2=s1=7.233kJ/(kg.K), P2=4kPa查表得:h2=2179.11kJ/kg, x=0.8463(4)点:由P3=4kPa,查表得: h3=121.29kJ/kg吸热量:q1=h1-h3=3558.58-121.29=3437.29kJ/kg净功量:wnet=h1-h2=3558.58-2179.11=1379.47kJ/kg热效率:===40.13%干度:x=0.8466-2某蒸汽动力装置,气轮机入口蒸汽的参数为P1=13MPa,t1=535°C,在气轮机内膨胀做功至干饱和蒸汽后被送入再热器,在定压下重新加热到535°C,再进入气轮机后半部继续膨胀至乏气压力7kPa,如蒸汽流量为200t/h,忽略泵功,计算气轮机的轴功、循环效率及乏气干度x。设煤的发热量为2104kJ/kg,求理论煤耗量。解: 1点:由P1=13MPa, t1=535C 得:h1=3430.18kJ/kg, s1=6.559kJ/(kg.K)5点:由s5=s1=6.559kJ/(kg.K), 得:P5=1.082MPa ,h5=2779.07kJ/kg点:由 得:2点:由 , P2=7KPa 得:h2=2430.67kJ/kg,x2=0.9413(4)点:由P3=P2 得:h3=163.38kJ/kg吸热量:净功量:热效率:6-3某船用理想蒸汽动力装置,气轮机入口新蒸汽参数为P1=6MPa、t1=560°C,冷凝器内蒸汽压力为6kPa,忽略泵功,求循环热效率。若该装置的功率为10MW,求每小时耗汽量为多少?解: 1点:由P1=6MPa, t1=560C 得:h1=3562.68kJ/kg, s1=7.057kJ/(kg.K)2点:由s2=s1, P2=6kPa 得:h2=2173.35kJ/kg, x=0.83693(4)点:由P3=P2 得:h3=151.5kJ/kg吸热量 :q1=h1-h3=3562.68-151.5=3411.18kJ/kg净功量:wnet=h1-h2=3562.68-2173.35=1389.33kJ/kg热效率:6-4某蒸汽动力装置采用一次抽汽回热循环,气轮机入口的参数为P1=10MPa,t1=400°C,冷凝器压力P2=0.05MPa,当蒸汽膨胀至2MPa时抽出kg蒸汽进入混合式加热器,定压放热以加热来自冷凝器的(1-)kg冷凝水,使其成为抽汽压力下的饱和水,经水泵加压后送回锅炉。求此循环的热效率机1kg工质所作的轴功。解: 1点:由P1=10MPa, t1=400C 得:h1=3099.93kJ/kg, s1=6.218kJ/(kg.K)A. 得: B. J/kg C. Pa=0.05MPa 得: D. J/kg, x=0.788 E. P1=Pa 得: F. J/kg G. Pa=P2 得:J/kg抽汽量:热效率:轴功:J/kgPs=0.1MPa、t1=60C、=6,工质为空气,比热容为定值,循环中吸热量q5=880kJ/kg,求此循环的热效率。如果绝热膨胀不在点4停止,而是让其一直膨胀到点5,使P1=P1,试求循环123451的热效率,后一循环使工质达到了充分膨胀,从经济性考虑是有利的,为什么汽油机不采取这一方案?解:(1)循环热效率为:(2)1到2为可逆绝热过程,所以有:2到3为定容吸热过程,所以有:3到5为可逆绝热过程,又因为:所以有:放热过程为定压过程,所以循环的放热量为:所以循环的热效率为:之所以不采用此循环,是因为实现气体定容放热过程较难。Pa和285K,试分别计算绝热指数k=1.3和k=1.4两种情况下,压缩冲程终了时的压力和温度以及循环热效率。解: (1)k=1.4循环热效率为:压缩过程为可逆绝热过程,所以有:(2)k=1.3循环热效率为:压缩过程为可逆绝热过程,所以有:P1=100kPa、T1=300K,在定容过程中吸热540kJ/kg,空气的质量流率为100kg/h,已知k=1.4,Cv=0.71kJ/(kg.K),试求输出功率及热效率。解: 循环热效率为:每kg空气对外所作的功为:所以输出功率为:J/kg,其中定容过程与定压过程的吸热量各占一半,压缩比=14,压缩过程的初始状态为P1=100kPa、t1=27°C,试计算输出净功及循环热效率。解:1到2为可逆绝热过程,所以有:2到3为定容过程,所以有:所以定容增压比为:3到4为定压过程,所以有:所以预胀比为:所以循环热效率为:所以循环的净功为:t1=400°C、t2=590°C、t3=300°C,工质可视为空气,比热容为定值,求循环的热效率及相同温度范围卡诺循环的热效率。解:首先求出压缩比、定容增压比和预胀比:1到2为绝热压缩过程,所以有:2到3为定容加热过程,所以有:5到1为定容过程,所以有:3到4为定压过程,所以有:所以循环热效率为:相同温度范围卡诺循环的热效率为:P1=0.1MPa、t1=27°C、=16、=1.5,循环加热量q1=1298kJ/kg,工质可视为空气,比热容为定值,求循环热效率及循环最高压力。若保持与q1不变,而将定容增压比分别提高到1.75与2.25,试再求这两种情况下循环的热效率。解:(1) =1.5由1到2的压缩过程可看作可逆绝热压缩过程,所以有:由2到3的过程为定容加热过程,所以:由于循环的加热量已知,所以有:由3到4为定压过程,所以有:所以预胀比为:所以热效率为: (2) =1.75由1到2的压缩过程可看作可逆绝热压缩过程,所以有:由2到3的过程为定容加热过程,所以:由于循环的加热量已知,所以有:由3到4为定压过程,所以有:所以预胀比为:所以热效率为: (3) =2.25由1到2的压缩过程可看作可逆绝热压缩过程,所以有:由2到3的过程为定容加热过程,所以:由于循环的加热量已知,所以有:由3到4为定压过程,所以有:所以预胀比为:所以热效率为:,柴油的着火温度为400°C,试问,为了引燃柴油,最低压缩比为多少?已知空气的加热指数k=1.40。解:压缩过程可看作可逆绝热压缩过程,所以有:P1=0.1MPa、t1=22°C,循环增压比=8,工质为空气,比热容是常数,定压吸热后的温度为600°C。计算压气机所消耗的轴功、燃气轮机所作的轴功、燃气轮机装置输出的净功及循环热效率。解: 根据理想绝热过程得过程方程,可得:所以压气机所耗轴功:燃气轮机所作轴功:输出净功:热效率:P1=0.1MPa、t1=27°C,循环增压比=4,在燃烧室中的加热量为333kJ/kg,经绝热膨胀到0.1MPa。设比热容为定值,试求循环的最高温度和循环的热效率。解: 根据理想绝热过程得过程方程,可得:所以有:热效率为:

试述动力循环的共同特点。

答:有工质在高温热源吸热,在低温热源放热,并对外输出功。

习题

6-1某朗肯循环新蒸汽的参数为P1=4MPa、t1=400°C,乏气的压力P2=4kPa,忽略泵功,试计算此循环的循环净功、加热量、热效率及乏气的干度x。如果t1=550°C呢?

解:①1点:P1=4MPa, t1=400C

查表得:h1=3215.71kJ/kg, s1=6.773kJ/(kg.K)

2点:s2=s1=6.773kJ/(kg.K), P2=4KPa

查表得:h2=2040.13kJ/kg, x =0.789

3(4)点:由P3=P2=4KPa

查表得:h3=121.29kJ/kg

吸热量:q1=h1-h3=3215.71-121.29=3094.42kJ/kg

净功量:wnet=h1-h2=3215.71-2040.13=1175.58kJ/kg

热效率:===37.99%

干度:x=0.789

②1点:由P1=4MPa, t1=550C

查表得:h1=3558.58kJ/kg, s1=7.233kJ/(kg.K)

2点:由s2=s1=7.233kJ/(kg.K), P2=4kPa

查表得:h2=2179.11kJ/kg, x=0.846

3(4)点:由P3=4kPa,

查表得: h3=121.29kJ/kg

吸热量:q1=h1-h3=3558.58-121.29=3437.29kJ/kg

净功量:wnet=h1-h2=3558.58-2179.11=1379.47kJ/kg

热效率:===40.13%

干度:x=0.846

6-2某蒸汽动力装置,气轮机入口蒸汽的参数为P1=13MPa,t1=535°C,在气轮机内膨胀做功至干饱和蒸汽后被送入再热器,在定压下重新加热到535°C,再进入气轮机后半部继续膨胀至乏气压力7kPa,如蒸汽流量为200t/h,忽略泵功,计算气轮机的轴功、循环效率及乏气干度x。设煤的发热量为2104kJ/kg,求理论煤耗量。

解: 1点:由P1=13MPa, t1=535C 得:

h1=3430.18kJ/kg, s1=6.559kJ/(kg.K)

5点:由s5=s1=6.559kJ/(kg.K), 得:

P5=1.082MPa ,h5=2779.07kJ/kg

点:由 得:

2点:由 , P2=7KPa 得:

h2=2430.67kJ/kg,x2=0.941

3(4)点:由P3=P2 得:

h3=163.38kJ/kg

吸热量:

净功量:

热效率:

6-3某船用理想蒸汽动力装置,气轮机入口新蒸汽参数为P1=6MPa、t1=560°C,冷凝器内蒸汽压力为6kPa,忽略泵功,求循环热效率。若该装置的功率为10MW,求每小时耗汽量为多少?

解: 1点:由P1=6MPa, t1=560C 得:

h1=3562.68kJ/kg, s1=7.057kJ/(kg.K)

2点:由s2=s1, P2=6kPa 得:

h2=2173.35kJ/kg, x=0.8369

3(4)点:由P3=P2 得:

h3=151.5kJ/kg

吸热量 :

q1=h1-h3=3562.68-151.5=3411.18kJ/kg

净功量:

wnet=h1-h2=3562.68-2173.35=1389.33kJ/kg

热效率:

6-4某蒸汽动力装置采用一次抽汽回热循环,气轮机入口的参数为P1=10MPa,t1=400°C,冷凝器压力P2=0.05MPa,当蒸汽膨胀至2MPa时抽出kg蒸汽进入混合式加热器,定压放热以加热来自冷凝器的(1-)kg冷凝水,使其成为抽汽压力下的饱和水,经水泵加压后送回锅炉。求此循环的热效率机1kg工质所作的轴功。

解: 1点:由P1=10MPa, t1=400C 得:

h1=3099.93kJ/kg, s1=6.218kJ/(kg.K)

A. 得:
B. J/kg
C. Pa=0.05MPa 得:
D. J/kg, x=0.788
E. P1=Pa 得:
F. J/kg
G. Pa=P2 得:
J/kg
抽汽量:

热效率:

轴功:
J/kg
Ps=0.1MPa、t1=60C、=6,工质为空气,比热容为定值,循环中吸热量q5=880kJ/kg,求此循环的热效率。如果绝热膨胀不在点4停止,而是让其一直膨胀到点5,使P1=P1,试求循环123451的热效率,后一循环使工质达到了充分膨胀,从经济性考虑是有利的,为什么汽油机不采取这一方案?
解:(1)循环热效率为:

(2)1到2为可逆绝热过程,所以有:


2到3为定容吸热过程,所以有:


3到5为可逆绝热过程,又因为:

所以有:

放热过程为定压过程,所以循环的放热量为:

所以循环的热效率为:

之所以不采用此循环,是因为实现气体定容放热过程较难。
Pa和285K,试分别计算绝热指数k=1.3和k=1.4两种情况下,压缩冲程终了时的压力和温度以及循环热效率。
解: (1)k=1.4
循环热效率为:

压缩过程为可逆绝热过程,所以有:


(2)k=1.3
循环热效率为:

压缩过程为可逆绝热过程,所以有:


P1=100kPa、T1=300K,在定容过程中吸热540kJ/kg,空气的质量流率为100kg/h,已知k=1.4,Cv=0.71kJ/(kg.K),试求输出功率及热效率。
解: 循环热效率为:

每kg空气对外所作的功为:

所以输出功率为:

J/kg,其中定容过程与定压过程的吸热量各占一半,压缩比=14,压缩过程的初始状态为P1=100kPa、t1=27°C,试计算输出净功及循环热效率。
解:1到2为可逆绝热过程,所以有:


2到3为定容过程,所以有:


所以定容增压比为:

3到4为定压过程,所以有:


所以预胀比为:

所以循环热效率为:

所以循环的净功为:

t1=400°C、t2=590°C、t3=300°C,工质可视为空气,比热容为定值,求循环的热效率及相同温度范围卡诺循环的热效率。
解:首先求出压缩比、定容增压比和预胀比:
1到2为绝热压缩过程,所以有:

2到3为定容加热过程,所以有:

5到1为定容过程,所以有:

3到4为定压过程,所以有:

所以循环热效率为:

相同温度范围卡诺循环的热效率为:

P1=0.1MPa、t1=27°C、=16、=1.5,循环加热量q1=1298kJ/kg,工质可视为空气,比热容为定值,求循环热效率及循环最高压力。若保持与q1不变,而将定容增压比分别提高到1.75与2.25,试再求这两种情况下循环的热效率。
解:(1) =1.5
由1到2的压缩过程可看作可逆绝热压缩过程,所以有:



由2到3的过程为定容加热过程,所以:



由于循环的加热量已知,所以有:

由3到4为定压过程,所以有:


所以预胀比为:

所以热效率为:
(2) =1.75
由1到2的压缩过程可看作可逆绝热压缩过程,所以有:



由2到3的过程为定容加热过程,所以:



由于循环的加热量已知,所以有:

由3到4为定压过程,所以有:


所以预胀比为:

所以热效率为:
(3) =2.25
由1到2的压缩过程可看作可逆绝热压缩过程,所以有:



由2到3的过程为定容加热过程,所以:



由于循环的加热量已知,所以有:

由3到4为定压过程,所以有:


所以预胀比为:

所以热效率为:
,柴油的着火温度为400°C,试问,为了引燃柴油,最低压缩比为多少?已知空气的加热指数k=1.40。
解:压缩过程可看作可逆绝热压缩过程,所以有:

P1=0.1MPa、t1=22°C,循环增压比=8,工质为空气,比热容是常数,定压吸热后的温度为600°C。计算压气机所消耗的轴功、燃气轮机所作的轴功、燃气轮机装置输出的净功及循环热效率。
解: 根据理想绝热过程得过程方程,可得:


所以压气机所耗轴功:

燃气轮机所作轴功:

输出净功:

热效率:

P1=0.1MPa、t1=27°C,循环增压比=4,在燃烧室中的加热量为333kJ/kg,经绝热膨胀到0.1MPa。设比热容为定值,试求循环的最高温度和循环的热效率。
解: 根据理想绝热过程得过程方程,可得:

所以有:

热效率为: