5-4某Rankine循环的蒸汽参数为：进汽轮机的压力，温度，汽轮机出口压力，如忽略所有过程的不可逆损失，试求：⑴汽轮机出口乏气的干度与汽轮机的做功量；⑵水泵消耗的功量；⑶循环所做的净功；⑷循环热效率。

解：查附录四得，各点的参数如下：

1点〔过热蒸汽〕

2点〔湿蒸汽〕

〔的计算见〔1〕〕

3点〔饱和液体〕

4点〔未饱和水〕

〔的计算见〔2〕〕

⑴设汽轮机出口乏气的干度为，那么

汽轮机的做功量为

⑵水泵消耗的功量为

⑶循环所做的净功为

⑷过热蒸汽从锅炉吸收的热量为

循环热效率为

5-7某Rankine循环以蒸汽为工质，如加热锅炉产生的过热蒸汽参数分别为以及两种情况。而汽轮机排气压力均为，试计算这两种情况下的循环热效率及汽轮机排除废气的品质〔即水气的含量〕。分析计算结果说明了什么问题。

解：

两种情况下的循环热效率分别为0.368、0.408，汽轮机排除废气的品质分别为1-0.827=0.163、1-0.794=0.206，计算结果说明同时提高进气压力和温度能够提高循环的热效率，但是汽轮机出口蒸汽的湿度有可能增加。单独提高进气温度使循环的热效率提高、出口蒸汽的湿度降低；单独提高进气压力使循环的热效率提高、出口蒸汽的湿度降低。在本例中由于进气压力的增量过大，温度的增量相对较小，因此进气压力的提高起主导作用，湿度增加。

5-13蒸汽动力循环的流程如左图所示。锅炉产生的蒸汽压力，温度，该蒸汽经节流阀作绝热膨胀后压力降至，然后进入汽轮机作可逆绝热膨胀到排气压力，试求：

⑴在图，图画出此循环的示意图；

⑵汽轮机的入口温度；

⑶每蒸汽在汽轮机中的做功量；

⑷循环的热效率〔不考虑水泵的耗功〕。

解：⑴

⑵由、查得

1-2为节流膨胀过程，焓变为0，即。

由、查得

汽轮机的入口温度为。

⑶2-3为等熵过程，由、查得

状态点3为湿蒸汽，其干度为

焓为

因此，蒸汽在汽轮机中的做功量为

⑷状态点4为饱和液体水，其参数为

对应比容为

状态点5为未饱和水，压力为，焓为

水在锅炉中吸收的热量为

故循环的热效率为

5-21单级蒸汽压缩制冷在图上表示如左图所示，请说明：

⑴a.b.c.d.e.各是什么过程；

⑵在什么设备内实现上述各个过程；

⑶这些过程在制冷循环中各起什么作用。

过程

绝热压缩

等压冷却、冷凝

等压冷却

节流膨胀

等压等温蒸发

设备

压缩机

冷凝器

冷凝器

节流阀

蒸发器

作用

提高制冷剂的压力

把工质的热量带走，使过热气体冷却成饱和蒸汽，再冷凝成饱和液体。

将饱和液体再度冷却为未饱和液体，以提高制冷系数

降低并调节制冷剂的压力，使制冷剂变为湿蒸汽状态

湿蒸汽在蒸发器中吸热汽化，变成饱和蒸汽

5-27某制冷装置采用氨作制冷剂，蒸发室温度为，冷凝室温度为，制冷量为，试求：⑴压缩机消耗的功率；⑵制冷剂的流量；⑶制冷系数。

解：在氨的电子压焓图上画出制冷循环图，1→2为等熵过程，2→3是等压过程，3→4是等焓过程，4→1是等温过程。各点的焓值如下：

单位制冷量为

制冷剂的流量〔循环量〕为

压缩机的单位耗功量为

压缩机消耗的功率为

制冷系数为

5-36一台蒸汽压缩制冷装置要同时满足三种不同低温的要求，试将该装置的流程图与制冷循环表示在图和图上。

三级压缩制冷的示意图

三级压缩制冷的图和图

5-37在时，氢的状态方程式可表示为，问在、时将氢气通过节流膨胀后，气体的温度是上升还是下降？

解：节流膨胀为减压的等焓过程，膨胀效率为

因为，所以与的符号相反。

氢的状态方程式，可以改写成那么

比热容，因此，故，即节流膨胀后气体的温度上升。

5-38压缩机出口的氨，压力为及温度为，假设按下述不同的过程膨胀到。⑴绝热节流膨胀；⑵可逆绝热膨胀。试求氨膨胀后的温度。

解：⑴绝热节流膨胀为等焓过程；⑵可逆绝热膨胀为等熵过程。

在氨的电子Log（p）-h图上找到压力为、温度为对应的点1，然后沿等焓线〔图中的竖直线〕找到压力为的点⑴；从点1沿等熵线找到压力为的点⑵。

从图中读出点⑴和点⑵的温度：,。

5-40采用简单的林德〔Linde〕循环使空气液化，空气初温为300K，膨胀前的初压为〔绝压〕，节流后的压力为，空气流量〔标准状态〕为，试求：⑴在理想操作下，空气的液化百分数与每小时的液化量；⑵假设换热器热端温差是，由外界传入的热量为。问对液化量的影响如何。

解：

⑴以压力为的空气为基准，设液化量为，从空气的T-S图中读出

所以空气的液化量为

因此，空气的液化百分数为29.2%。

标准状态下空气的密度、体积流量分别为

空气的质量流量为

每小时的液化量为

⑵点2状态变为点2’，其参数为，其他点的状态保持不变。

取换热器、节流阀、气液别离器为研究体系，做热量衡算：

那么液化量变为

所以换热器热端存在温差，外界有热量传入，会导致液化量减小。