能量衡算习题解答

1 5-1 压力为 1.5MPa ，温度为 320℃ 的水蒸气通过一根内径为75 ㎜的管子， 以-13m s 的速度进入透平机。由透平机出来的乏气用内径为25 ㎜的管子引出，其压力为35kPa，温度为 80 ℃。假定过程无热损失，试问透平机输出的功率为多少？【 解】：查 593K 和 353K 过热水蒸气焓值，-113255.8kJ kgh，-122645.6 kJ kgh由3-13-11176.5cm g0.1765mkgV313-1246254.625mkgVcmg进口截面积22210.0750.00442 m44AD-11130.004420.0751 kg s0.1756u AmV、mVAuVAu111222-122220.07514.6257.08 m s0.254m VuA-1212645.6 3255.8610.2 kJ kghhh忽略位能变化，则0z2223-111 7.0831020.563 kJ kg22u212sqwmhu-10.0751610.220.56347.37 kJ s47.37kWsw5-2 有一水泵每小时从水井抽出1892 kg 的水并泵入储水槽中，水井深61 m ，储水槽的水位离地面 18.3 m ，水泵用功率为3.7 KW 的电机驱动，在泵送水过程中，只耗用该电机功率的45％。储水槽的进、出水位的质量流量完全相等，水槽内的水位维持不变，从而确保水作稳态流动。在冬天，井水温度为 4.5 ℃, 为防止水槽输出管路发生冻结现象，在水的输入管路上安设一台加热器对水进行加热，使水温保持在7.2 ℃，试计算此加热器所需净输入的热量。【 解】：流动体系由水井、管路、泵、加热器和储水槽组成。计算基准：以一小时操作记，稳流过程：212ssQWmhg zu-19.81 79.3777.933kJ kggz0212u3-1-13.7 100.453168.08J kg3.168kJ kg1892 13600sNWQ水热容：3-1-14.184 10 J kgKPC3-14.184 107.24.511296.8kJ kgPhCTsQmw212mhg zu-1-1-118923.168 11.2970.77816851.7kJ h8.906 kJ kg4.68kJ s5-3 水蒸气在透平机中等熵膨胀，其状态由6MPa、600℃变为10kPa。如果水蒸气的质量流量为-12 kJ s ，试计算透平机的输出功率。2 【解】：水蒸气在透平中为等熵膨胀，查水蒸气表知6MPa、600℃过热水蒸气熵和焓值分别为：-1-117.1677 kJ kgKs,-113658.4kJ kgh出口处为湿蒸汽，查10kPa 的饱和水蒸气和饱和水的熵和焓值为：-1-10.6493kJ kgKls，-1191.83kJ kglh-1-18.1482 kJ kgKgs，-12583.8kJ kggh由以上数据可确定出口处水蒸气的干度1227.16770.6493 8.1482ssx20.80x出口处水蒸气的焓值为：-122191.83 2583.8 0.802258.87191.83kJ kglglhhh xh等熵膨胀为绝热可逆过程，忽略动、位能变化，由能量平衡方程知：212 2258.87 3658.42799.06kWSWHm hh5-11...