6-15 某特定工艺过程每小时需要0.188MPa ，品质（干度）不低于0.96、过热度不大于7℃的蒸汽450kg 。
现有的蒸汽压力为 1.794MPa 、温度为260℃。
（a ）为充分利用现有蒸汽，先用现有蒸汽驱动一蒸汽透平，而后将其乏汽用于上述特定工艺工程。
已知透平机的热损失为5272 kJ ﹒h -1，蒸汽流量为450 kg ﹒h -1，试求透平机输出的最大功率为多少KW 。
（b ）为了在透平机停工检修时工艺过程蒸汽不至于中断，有人建议将现有蒸汽经节流阀使其降至0.188MPa ，然后再经冷却就可得到工艺过程所要求的蒸汽。
试计算节流后的蒸汽需要移去的最少热量。
(a)该过程可视作稳流过程,利用热力学第一定律:0.188MPa 下，饱和水h=496.44kJ/kg ，饱和水蒸气h=2703.50kJ/kg 查表可得：P=1.794MPa ，T=260oC （即过热蒸汽状态）12936.177/,h kJ kg =21(1)2615.22/h x h xHg kJ kg =-+=21,:s sH Q W H H Q W ∆=+-=+即故：(2615.222936.177)*4505272388.663600s W kw-+==（b ）节流膨胀，0H ∆=2121,2936.18/H H h h kJ kg ∴===即查得P=0.188MPa ，22936.18/h kJ kg =时， 水蒸气温度2232.36o t C =，即：2505.51t K = 节流后冷却：32Q H h h '=∆=- 由于Q 为最小，则3t 为最大 则3118.297125.29o t C =+= 查得此状态下32718.23/h kJ kg =故32()450*(2718.232936.18)98077.5/Q m h h kJ h =-=-=-6-16 某理想气体（分子量为28）在0.7MPa 、1089K 下，以35.4kg.h -1的质量流量进入一透平机膨胀到0.1MPa 。
若透平机的输出功率为3.5KW(KJ/s)，热损失6710 kJ.h -1。
透平机进、出口连接钢管的内径为0.016 m ，气体的热容为1.005kJ/（kg ﹒K ），试求透平机排汽的温度和速度。
【解】：以透平机为研究对象，1kg 理想气体为计算基准，忽略动、位能变化-16710189.55kJ kg 35.4Q q m -=-==-⋅ -13.5355.93kJ kg 35.4s w -==-⋅ ()()1089 1.0051089id p h C T T ∆=-=-由理想气体状态方程Mp RT ρ=知-311310.7282.1648kg m 8.314101089p M RT ρ⨯===⋅⨯⨯ -322320.128336.78kg m 8.31410p M RT T Tρ⨯===⋅⨯ 对于稳流过程22112244m d u d u ππρρ⎛⎫⎛⎫=⋅=⋅ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭因此-1122135.4360022.6m s 2.16480.7850.0164mu d πρ===⋅⨯⨯ -11212222.164822.60.145m s 336.78u u T ρρ==⨯=⋅ ()2222110.14522.60.01051255.3822u T T ⎡⎤∆=-=-⎣⎦ 由热力学第一定律表达式212s h u q w ∆+∆=+()21.00510890.01051255.38189.55355.93T T -+-=--解得：545.65T K =-120.145545.6579.23m s u =⨯=⋅6-24设有10 kg 水被下述热流体从288K 加热到333K ，水的平均恒压热容为4.1868kJ.kg -1.K -1,试计算热流体与被加热的水的熵变。
（a ）用0.344MPa 的饱和水蒸气加热。
冷凝温度为411.46K ； （b ）用0.344MPa 、450K 的过热蒸汽加热。
已知0.344MPa 饱和蒸汽的冷凝热为-2149.1 kJ.kg -1.K -1，411K ～450K 水蒸气的平均恒压热容为1.918 kJ.kg -1.K -1。
（假设两种情况下蒸汽冷凝但不过冷）【解】：将水从288K 加热到333K 所需热量()10 4.48683332881884.06kJP Q H mC T =∆=∆=⨯⨯-=（a ）用0.344MPa 的饱和水蒸气加热，所需蒸汽量m 为：m H Q ∆=冷2149.11884.06m =0.8767kg m =-121333ln 10 4.1868ln 6.08kJ K 288p T S mC T ∆==⨯=⋅水-12149.10.8767 4.58kJ K 411.46H S m T ∆∆=⨯=⋅冷热＝（b ）用0.344MPa 、450℃的过热蒸汽加热。
所需蒸汽量m 为：P mC T m H Q ∆+∆=冷()1.9184504112149.11884.06m m =－＋0.8471kg m =214502149.1ln 0.84711.918ln 4.57kJ411411.46p H T S mC m T T ∆⎛⎫∆==+= ⎪⎝⎭冷热＋331108.2100.651169310a η⨯==⨯6-27 12MPa 、700℃的水蒸气供给一个透平机，排出的水蒸气的压力为0.6MPa 。
（a ）在透平机中进行绝热可逆膨胀，求过程理想功和损失功。
（b ）如果等熵效率为0.88，求过程的理想功、损失功和热力学效率。
【解】：（a ）入口水蒸气性质可由水蒸气h-s 图查得：-1-117.0757kJ kg k s =⋅⋅ ，绝热可逆膨胀为等熵过程-1-1217.0757kJ kg k s s ==⋅⋅出口为过热蒸汽，由压力和熵值由h-s 图查得出口焓值-122904.1kJ kg h =⋅由热力学第一定律 -1212904.13858.4954.3kJ kgs w h h h =∆=-=-=-⋅理想功 -1954.3kJ kg id W H T S H =∆-∆=∆=-⋅ 绝热可逆膨胀的损失功 0L id S W W W =-=（b ）等熵效率为0.88时()-10.8954.3839.8kJ kg s w =⨯-=-⋅对于该绝热过程-1213858.4839.83081.6kJ kg sh h w =-=-=⋅ 由h-s 图查得不可逆绝热过程的出口熵值-1-127.2946kJ kg k s =⋅⋅设环境温度为298K ，()()-10212987.29467.0757905kJ kg id W H T S h h =∆-∆=---=-⋅损失功-1839.890565.2kJ kg L S id W W W =-=-+=⋅热力学效率 839.80.928905S a idW W η===6-30 1kg 水在a 1.378MP 的压力下，从20℃恒压加热到沸点，然后在此压力下全部汽化。
环境温度为10℃。
问水吸收的热量最多有百分之几能转化为功？水加热汽化过程所需要的热由1200℃的燃烧气供给，假定加热过程燃烧气温度不变，求加热过程的损耗功。
1kg 水.()()1.378 1.37820 1.378aaMp Mpal CMp g −−−−→→−−−−→→ 010t C = 求:c η=【解】:1.378MPa 下的水的沸点(泡点温度饱和时的)为195C .水的热容-1-14.1868kJ kg K p C =⋅⋅水:20195C C →()-11 4.186819520732.69kJ kg p H C T ∆=∆=-=⋅-1-1211468ln4.1868ln 1.961kJ kg K 293p T S C T ∆===⋅⋅ 水汽化:0.38221111vr v r H T H T ⎛⎫∆-= ⎪∆-⎝⎭,已知.正常沸点-112676.1419.042257.06kJ kg v H ∆=-=⋅.0.38-1210.7232257.061920kJ kg 10.576v H -⎛⎫∆==⋅ ⎪-⎝⎭647.3c T K =24680.723647.3r T ==. 13730.576647.3r T ==. -1-121920 4.10kJ kg K 468S ∆==⋅⋅. -1732.6919202652.69kJ kg H ∆=+=⋅.-1-11.961 4.10 6.061kJ kg K S ∆=+=⋅⋅-102652.69283 6.061937.43kJ kg id W H T S =∆-∆=-⨯=⋅937.430.3532652.69id c W H η===∆ -1-12652.691.8kJ kg K 1200273swr Q S T ∆==-=-⋅⋅+()()()-1-102836.061 1.81205.63kJ kg K L swr W T S S =∆+∆=+-=⋅⋅参考陈胜作业在1.378MPa 下水的沸点为194.3036℃（省去了汽化的一个步骤）112787.302246/6.470698/()h kJ kg S kJ kg K ==20℃下，1.378MPa 的水0043.338/0.15087/()h kJ kg S kJ kg K ==则水吸收的热量，102787.30243.3382743.964/Q H h h kJ kg=∆=-=-=1.378MPa 下水蒸汽转化为20℃的水所产生的最大功0283.15*(0.1509 6.4707)2743.96954.51/id W T S HkJ kg=-∆+∆=--++=954.51*100%*100%34.786%2743.96id W Q η=== 熵变2743.961.8626/()1200273.15Q S kJ kg K T '∆=-=-=+ 1.8626(6.47070.1509) 4.457/()t S S S kJ kg K '∴∆=∆+∆=-+-= 0283.15*4.4751262/L t W T S kJ kg ∴=∆==6-34 有一温度为90℃、流量为-172000kg h ⋅的热水和另一股温度为50℃、流量为-1108000kg h ⋅的水绝热混合。
试分别用熵分析和有效能分析计算混合过程的有效能损失。
大气温度为25℃。
问此过程用哪个分析方法求有效能损失较简便？为什么？解：131231()()p p m c t t m c t t -=-- 求得366C t = Q ＝0 W 3＝0 ΔH ＝0 熵分析法123112313231123()g S m m S m S m S m S m S m S m S ∆=+---=+--131232()()m S S m S S =-+-331212ln ln p p T T m c m c T T =+-133933972000 4.184ln 108000ln 1240.8kJ h 363323p c =⨯+=⋅0X L g E W T S -∆==∆5-13.710kJ kg =⨯⋅有效能分析法312X X X X E E E E ∆=--12300301100102()[()()][()()[(m m H H T S S m H H T S S m =+--------31123001*********()[()ln ][()ln )][()lnp p p T T m m c H H T m c T T T m c T T T T T =+--------363363=(72000+108000) 4.184[(66-25)-298ln72000 4.184(9025298ln )298298⨯-⨯-- 323108000 4.184[(5025)298ln]298-⨯-- 6655-11.94710 1.86810 4.48910 3.710kJ h =⨯-⨯-⨯=⨯⋅6-35 某厂因生产需要，设有过热蒸汽降温装置，将120℃的热水5-1210kg h ⨯⋅和0.7MPa 、300℃的蒸汽5-1510kg h ⨯⋅等压绝热混合。