工程熱力學(xué)課后作業(yè)答案第五版(全)(參考版)
2025-06-03 12:16本頁(yè)面
【正文】 解：（1）熱泵的供熱負(fù)荷：標(biāo)準(zhǔn)狀況下30m3/min的空氣的質(zhì)量為：=冷凝器溫度為30+20＝50℃，蒸發(fā)溫度為4℃查表得壓力和焓分別為：h1=395 kJ/kg, s1= kJ/(kg?K) h2=430 kJ/kg, h3=272 kJ/kg制熱量：q1=h1h3+h2h1=158 kJ/kg壓縮功：w=h2h1=35 kJ/kg（2）致冷劑的質(zhì)量流量：＝（3）118熱泵利用井水作為熱源，將20℃的空氣8104m3/h加熱到30℃，使用氟利昂R134a為致冷劑，已知蒸發(fā)溫度為5℃，冷凝溫度為35℃，空氣的定壓容積比熱為，井水的溫度降低7℃，試求理論上必需的井水量、壓縮機(jī)功率和壓縮機(jī)的壓氣量（m3/h）。解：查表得壓力和焓分別為：h1=1400 kJ/kg, p1=, s1= kJ/(kg?K) h2=1650 kJ/kg, p2=, s2= kJ/(kg?K), h3=320 kJ/kg制冷量：q2=h1h3=1080 kJ/kg壓縮功：w=h2h1=250 kJ/kg（1）致冷系數(shù):（2）致冷劑的質(zhì)量流量：＝370kg/h（3）116117一臺(tái)用氟利昂R134a為致冷劑的蒸汽壓縮致冷裝置，被用作室內(nèi)供熱，它要求的最大加熱量是將標(biāo)準(zhǔn)狀況下30m3/min的空氣從5℃加熱到30℃，冷凝器的最低溫度必須較空氣的最高溫度高20℃，蒸發(fā)溫度為4℃。p1= h1=1452kJ/kg s1= kJ/(kg?K)p2= MPa h2=1620 kJ/kgh5=h4=343 kJ/kg致冷量：q2=h1h5=1114 kJ/kg氨每小時(shí)的流量；＝致冷機(jī)的功率：P=mw=m(h2h1)=14kW冷凝器熱負(fù)荷：Q1=m(h2h4)=390000 kJ/h冷卻水每小時(shí)的消耗量：=104kg/h115一臺(tái)氨致冷裝置，其致冷量kJ/h，蒸發(fā)溫度－15℃，冷凝溫度30℃，過(guò)冷溫度25℃，從蒸發(fā)器出口的蒸氣為干飽和狀態(tài)。,p1= h1=386kJ/kg s1= kJ/(kg?K),p2= MPa h2=430 kJ/kg,h3=419 kJ/kgh5=h4=256 kJ/kg致冷量：q2=h1h5=386256=130 kJ/kg每小時(shí)的制冷量:Q2=mq2=12900kJ/h壓縮功：w=h2h1=430386=44 kJ/kg致冷系數(shù):理論功率P=mw=10044/3600=114用一臺(tái)氨蒸氣壓縮致冷機(jī)制冰，氨的蒸發(fā)溫度為5℃，冷凝溫度為30℃，冷凝器中冷卻水的進(jìn)口溫度為12℃，出口水溫為20℃，欲在每小時(shí)內(nèi)將1000kg0℃的水制成冰，已知冰的融解熱為340kJ/kg，試求：該致冷機(jī)每小時(shí)的制冷量；氨每小時(shí)的流量；致冷機(jī)的功率；冷卻水每小時(shí)的消耗量。求：致冷系數(shù)；每小時(shí)的制冷量；所需的理論功率。解：壓縮機(jī)出口壓力 故：＝ MPa T3=20+273=293K ＝209K致冷量：＝（263209）＝＝368K壓縮功：w1=cp(T2T1)=106 kJ/kg壓縮功率：P1=mw1=膨脹功：w2= cp(T3T4)= kJ/kg膨脹功率:P2=mw2=循環(huán)的凈功率:P=P1P2= KW112空氣壓縮致冷裝置，吸入的空氣p1=，t1=27℃，絕熱壓縮到p2=，經(jīng)冷卻后溫度降為32℃，試計(jì)算：每千克空氣的致冷量；致冷機(jī)消耗的凈功；致冷系數(shù)。求循環(huán)熱效率、壓氣機(jī)消耗的功及燃?xì)廨啓C(jī)裝置的軸功。求循環(huán)中各點(diǎn)壓力、溫度、熱效率。設(shè)工質(zhì)k=，＝ kJ/()。試計(jì)算進(jìn)入汽輪機(jī)的總蒸汽量和進(jìn)入熱交換器的抽汽量。汽輪機(jī)需要輸出1MW的總功率，而熱交換器要求提供500kW的供熱率?？偯汉模簃=+= t/h107小型供熱、供電聯(lián)合電站，進(jìn)入汽輪機(jī)新蒸汽的壓力為1 MPa、溫度為200℃， MPa， MPa的飽和液體，返回動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)。設(shè)鍋爐效率同上。設(shè)鍋爐效率為85％。解：1點(diǎn)焓和熵分別為：h1=3096kJ/kg、s1= kJ/()排汽2點(diǎn)焓為：h2=2155kJ/kg3點(diǎn)焓和熵分別查飽和壓力下的飽和水表為：h3=抽汽點(diǎn)4的焓（查2 MPa和s4=s1）：h4=2736 kJ/kg2 ℃，h5= kJ/kg求抽汽率＝循環(huán)功量：794 kJ/kg熱效率：％106 某廠的熱電站功率12MW，使用背壓式汽輪機(jī)p1＝ ，t1＝435℃、p2＝ MPa，排汽全部用于供熱。解：1點(diǎn)焓和熵分別為：3433kJ/kg、 kJ/()3點(diǎn)焓和熵分別查飽和壓力下的飽和水表為：、 kJ/()再熱入口焓B：壓力為3 MPa， kJ/()，hB=2988 kJ/kg再熱出口焓A：hA=3547 kJ/kg，sA= kJ/()2點(diǎn)焓和熵分別為：2282kJ/kg、 kJ/()（4） 平均加熱溫度564K（5） 平均放熱溫度312K（6） 循環(huán)熱效率％105某回?zé)嵫h(huán)，新汽壓力為10 MPa，溫度為400℃，凝汽壓力50kPa，凝結(jié)水在混合式回?zé)崞髦斜? MPa的抽汽加熱到抽汽壓力下的飽和溫度后經(jīng)給水泵回到鍋爐。解：1點(diǎn)焓和熵分別為：3433kJ/kg、 kJ/()2點(diǎn)焓和熵分別為：2027kJ/kg、 kJ/()3點(diǎn)焓和熵分別查飽和壓力下的飽和水表為：、 kJ/()（1） 平均加熱溫度（2） 平均放熱溫度（3） 循環(huán)熱效率43％104一理想再熱循環(huán)，用水作為工質(zhì)，在汽輪機(jī)入口處蒸汽的狀態(tài)為14 MPa、540℃，再熱狀態(tài)為3 MPa、540℃和排汽壓力7 kPa下運(yùn)行。解：（1）當(dāng)t1＝500℃，p1分別為14MPa時(shí)初焓值分別為：h1=3443383323 kJ/kg熵為s1=、 kJ/()p2＝1kPa(s2=s1)對(duì)應(yīng)的排汽焓h2：1981861790 kJ/kg3點(diǎn)的溫度對(duì)應(yīng)于2點(diǎn)的飽和溫度t3=℃、 kJ/kgs3= kJ/()3`點(diǎn)壓力等于p1，s3`=s3，t3`=、℃ 則焓h3`分別為：、 kJ/kg循環(huán)加熱量分別為：q1=h1h3`=341334 kJ/kg（2）凝結(jié)水泵消耗功量： h3`h3進(jìn)出口水的溫差t3`t3（3）汽輪機(jī)作功量h1h2循環(huán)凈功h1h2( h3`h3)（4）汽輪機(jī)的排汽干度s2=s1=、 kJ/()p2＝、（5）循環(huán)熱效率＝初焓值h1排汽焓h2焓h3`焓h3循環(huán)加熱量q1=h1h3`凝結(jié)水泵消耗功量h3`h3進(jìn)出口水的溫差t3`t3汽輪機(jī)作功量h1h2循環(huán)凈功循環(huán)熱效率（％）344519863411414591455338618653347152115123323179015331519103一理想朗肯循環(huán)，以水作為工質(zhì)，在循環(huán)最高壓力為14MPa、循環(huán)最高溫度540℃和循環(huán)最低壓力7 kPa下運(yùn)行。解：朗肯循環(huán)的熱效率、550℃定查表得：h1=3433kJ/kg s1=()h2由背壓和s1定查hs圖得：p2=12kPa時(shí)分別為h2=194198202042066 kJ/kgh3是背壓對(duì)應(yīng)的飽和水的焓查表得。求臨界流速、出口速度、質(zhì)量流量及出口截面積。出口流速：＝955m/s931 m/s566 K＝ kJ/() m3/kg出口截面積＝805cm2(2)喉部流速： MPa＝552m/s m3/kg喉部截面積＝380cm2910水蒸氣壓力p1= ，t1＝120℃以500m/s的速度流動(dòng)，求其滯止焓、滯止溫度和滯止壓力。求噴管的喉部截面積和出口截面積。(1)出口流速：＝ m3/kg667m/s＝(2)650 m/s390 K m3/kg＝99某燃?xì)鈖1= 1MPa，t1＝1000K，流經(jīng)漸縮漸擴(kuò)噴管。如該噴管的出口處壓力為p2= ，問(wèn)應(yīng)采用什么型式的噴管？如不考慮進(jìn)口流速影響，求定熵膨脹過(guò)程中噴管出口氣流流速及出口截面積。如不考慮進(jìn)口流速的影響，求氧氣通過(guò)噴管的出口流速及質(zhì)量流量。解：（1）質(zhì)量流量 m3/kg kg /s（2）＝ m3/kg595K（3）3141kJ/s97有p1= ，t1＝300℃的氧氣通過(guò)漸縮噴管，已知背壓pb= 。＝737K985 m/s m3/kg，在截面11處測(cè)得c1=100m/s，p1= ，t1＝100℃；在截面22處，測(cè)得 c2=，p2＝。解：（1）p2＝= MPa pb未到臨界，選用漸縮噴管。 MPa，質(zhì)量流量均為kg/s。滯止溫度：＝滯止壓力：＝ MPa m/s＝304K m3/kg m3/s94如上題噴管背壓pb= 。如噴管出口截面積f2=1cm2，求質(zhì)量流量。噴管背壓pb= 。c1=20m/s較小忽略。求22截面處的噴管截面積。解：廠房的余濕：＝查圖得h2= kJ/kg ,h1=35 kJ/kg，d1= g/kg(a)送干空氣量1112 kg/h送風(fēng)量＝103kg/h，溫度為20℃的空氣，分別以100、300、500及100
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