华北电力动力工程习题及答案.docx

动力工程习题习题11-1一个直径为Im的油桶，内贮比重为0.85的柴油IU若取水的密度为lgcn,重力加速度g=9.81ms20试求简底所承受的油压（以MP为单位）以及柴油的比容y和重度丫。答：p=0.0125MPa;v=0.00118m3kg;=8339N/m3o1-2用U型管水银真空表测得某密闭容器中的真空度pv=675mmHg,已知当时的大气压力pb=755mmHg,问该密闭容器中气体的绝对压力为多大（分别以kgf/cn?和Pa为单位）？若两天之后大气压力改变为ph=770mmHg,容器中气体的绝对压力保持不变，试求此时真空表上的读数应为多少mmHg?答：p=0.1088kg17cm2=10666Pa;两天后p1,二690mmHg01-3用U形管水银压力表测量容器中气体的压力。为了防止水银蒸气对人体的毒害，通常都在管内水银柱上加上一段水。如果压力表中水柱高IOomm,水银柱高450mm,气压计测得当时的大气压力pb=750mmHg,试确定该容器中气体的绝对压力（要求分别以mmHg和MPa为单位）。答：p=1207mmHg=0.1609MPao1-4在锅炉烟道中，由于引风机的拨风作用，其压力常略低于外界大气压力。烟道中烟气的真空度用斜管式微压计测量（如图1-33所示），微压计内原来所用的液体为水，如果微压计斜管=30。，斜管上的读书1=16Omm,并已知当时的大气压力pb=740mmHg0试求该处烟道中烟气的真空度和绝对压力。为了增加微压计的灵敏度，后改用比重微0.8的煤油充入微压计中，并把斜管倾斜角减小至，=28。问此时微压计斜管上的读书为多少mm?答：pv»6mmHg;p=734mmHg；r=213mm（>1-5一氧气瓶的空瓶质量为70kg,内部容积为0。05m充满氧气后，瓶上压力表的读书为150kgfcn,温度计的读数为2（C,设当时的大气压力为745mmHg°试求该氧气瓶的总质量。氧气瓶使用一段时间后，瓶内所剩氧气的表压力降为30kgfcm2,温度降低至1（C,问氧气被用掉多少kg?答：充满氧气后氧气瓶的总质量为79.73kg；被用掉氧气计7.66kg。1-6发电机的额定功率为50MW,发电机效率为98%。试求为了维持发电机正常运行所必需的冷却氢的质量流量机/。假定氢气进入发电机的温度为25。离开时的温度不得超过65,并设氢气的平均定压质量比热cpm=14.3ko答：mlly<6420kgh1,1一7空气的流量可借助空气管道中的电加热器来测定，如图134所示。电加热器前后空气的温度分别用两支温度计测定。将功率为IkW的电加热器通电后，其前后空气的温度tk15。29.2。（：,并设空气的平均定压质量比热CPm=I005kJ/kgk,试求每小时空气的质量流量加O假定能保持电加热器后面空气的绝对压力为870mtnHg,空气管道的内径为100mm,求空气在电加热器后面的流速C2O答：tn=852.9kgh;C2=2L82ms1-8在配有无摩擦活塞的汽缸中对5kg空气进行定压加热。已知初温t=27。（2,终温t2=77"C,若每千摩尔空气的质量为28.96kg,比热取作定值。试求：过程中的加热量Qp、内能的变化量AU以及过程功Wp；将此定压加热过程定性地表示在压一容图及温一燧图上，并指明可用图中地哪两块面积分别代表每kg工质的WP及qp?答：Qp=253kJ;7=181kJ;Wp=72kJo1-9已知蒸汽压力p=1.2MPa,干度X=O.9。试按水蒸汽表确定容积为10的湿蒸汽的质量。答m=68kgo1-10压力p=3,5MPa.干度x=0.98的每千克湿蒸汽在锅炉过热器中在定压条件下受热600kJ而变为过热蒸汽。试按焰牖图确定此过热蒸汽在离开过热器时的温度，并问此时蒸汽的过热度为多高？答：Uu=463;D=tsu-ts=220oCo111朗肯循环原采用p】=4MPa、ti=440。C的蒸汽初参数，凝汽器内的压力p2=4kPa.经过技术改造，循环的初参数提高为9MPa和540。C并能保持凝汽器内压力不变。问该朗肯循环的热效率可提高多少？前后两种情况下的乏汽干度变化如何？答：循环热效率可望提高4.29%,乏汽干度降低了0.015。1-12某火力发电厂蒸汽进入汽轮机的初参数为P尸9MPa、t=55（C;凝汽机内的压力与冷却水的温度密切相关，夏天冷却水使凝汽机内的温度保持35。（2,冬天冷却水使凝汽机内温度保持21。（:。假定此发电厂按理想朗肯循环工作，以凝汽机的上述两个极限温度为准,不计水泵动，试比较：（1）Ikg公质在汽轮机中所作技术功的差别；（2）Ikg公质在锅炉中加热量的差别；（3）理想郎肯循环热效率的变化。答：（1）冬天叱=88A%g;（2）冬天=58.60/必；（3）冬天=1.84%。1-13假定一发电厂按简单理想朗肯循环工作，已知蒸汽进入汽轮机时的初参数为p=9MPa>t=550oC,凝汽机内的压力pz=4kPa°试求：（1）此理想朗肯循环的平均吸热温度7；和平均放热温度72；（2）根据所求得的（和4的值，确定该朗肯循环的热效率。答：（1）T1=528.8K,T2=302K;（2）7=42.89%1-14已知条件同上题，试按公式（1-75）求此朗肯循环的热效率。并分析本题和上题所求得的%数值不完全相同的原因。答：l=43.06%o1-15在温度t=80。C的情况下，己知5n湿空气中含有880g的水蒸汽。试问：（1）此湿空气的相对湿度为多大？（2）其中水蒸汽的分压为多少帕？答：（1）夕=60%；（2）pv=28415Pao2-1有一直径很大的锅炉汽包，其钢板厚度61=2Onim,导热系数人k50W(mC),如果粘附在钢板内表面上的水垢层的厚度2=2mm,水垢的导热系数L=2W(m),钢板外表面的温度t,=250oC,水垢层内表面的温度t3=200°Co试按多层平壁导热系数公式近似地求取通过该钢板的热流密度q以及钢板与水垢层接触面上的温度t2答：q=35714Wm2;t2=235.7°Co2-2锅炉过热器铭铝合金钢管的内、外直径为3242mm,导热系数人尸32.6W(m),过热器钢管内、外壁面温度各为t1=560oC,t2=580Co试求：(1)不积灰时每米管长的热流量q;(2)倘若管外积有Imm厚的烟盒，其导热系数2=0.06W(m),且总温压保持不变，求此时每米管长的热流量q1,并与不积灰时的热流量进行比较；(3)为了增强传热，应采取什么措施？答：(1)积灰前q1=15060Wm;(2)积灰后qzF160Wm;(3)运行中应定期对过热器管进行吹灰。2-3未饱和水流经一矩形槽道，已知其比容U=LOI2X10-3(3kg),动力粘性系数=560×10g(ms),槽道的宽度a=45mm,高度两倍于宽度(见图2-18),而每小时水的质量流量In=I.5th°试求：(1)该槽道的当量直径&(2)此时水的运动粘度u；(3)雷诺数Re;(4)判断水再该槽道中的流动状况。答：(1)de=60mm;(2)=0.5667×107s;(3)Re=I1022;(4)紊流。2-4给水流过锅炉省煤器时,从t'2=170°C被加热到t%=230°C,若管子的内径d=30mm,水在管内的平均流速W=0.5ms,管壁的平均温度tn=250°C。试确定该省煤器水侧的放热系数。答：=4400W(m2°C)o2-5一储存液态氧的容器有双层外壳构成(图219),近似认为双测的表面积相同，均为F=0.05m容器外壁的内表面和内壁的外表面都涂有一层银，其黑度=0.02,双层壁之间被抽成高度真空。已知外壁内表面的温度金尸27,内壁外表面的温度L2=T93°C。试确定由于双层之间进行辐射换热每小时所潜入容器的热流量Q,.答：Qr=831Jho2-6有一直径为80i长度为5m的蒸汽裸管，已知管道外壁面的温度tk327C,黑度£尸0.8。试问：(1)置于室温t2=27°C的大空间中，其辐射热损失为多大？(2)如果置于由红砖砌成的(0.3X0.3)2的正方形管沟中，管沟内表面温度t2=37°C,黑度£2=0.93,则辐射热损失又为多大？答：(I)QLz=6922W;(2)Qi.2=6774Wo2-7冬季室内空气温度t=20C,室外大气温度t=-10C;室内空气对壁面的放热系数Q尸80(#C),室外壁面对大气的放热系数2=20W(12°C)°若已测得室内空气的露点温度td=14'C,为了防止墙壁内表面结露，问墙壁的导热热阻RX至少应有多大？倘使墙壁是由人二0.6W(m°C)的红蚊所砌成，则该墙壁的厚度6至少应为多厚？答：应使R>0.45(i2C)/w；墙厚>27cu2-8蒸汽管的内、外直径为300/32Omln,管外敷有12OnInl厚的石棉热绝缘层，如果石棉的导热系数入2=0lW(mC),钢管的导热系数=50W(m),管内蒸汽的温度t=300C,管外周围空气的温度tf2=20wC,管子内外两侧的对流放热系数各为产150W(m2C),2=10W()2C)。试求每米管长的热损失q以及石棉热绝缘层内、外表面的温度tu2>t3答：q=293.2Wm;t2=298°C;t3=36.7*C2-9一直径为2mm的导线，已知其表面温度为90,它被周围空气所冷却，空气的温度为20C,原先裸线表面对空气的对流放热系数为22W(i2C).如果在导线外面包上厚度为4mm的橡胶电绝缘层，而通过导线的电流仍保持不变(即达到热平衡时每米导线的散热量应当不变)；橡胶电绝缘层的导热系数入=0.16W(mC),从电绝缘层外表面到空气的放热系数为12W(C).试求包上电绝缘材料后导线的温度并问该导线的临界绝缘直径山为几亳米？答：3:6L1°C;dc=26.7mm02-10一空气加热器每小时加热1600kg的空气,使其温度由t=20C提高到t"2=70°C,空气的定压质量比热Cp2=L005kJ(kgK),为了加热空气，每小时要使用t1二105C的热水105Okg。水的定压质量比热Cpf4.187kj(kgK),如果传热系数K=46.5W(m2),试分别确定顺流和逆流布置时所需的换热面积，并指出何种布置方式比较经济。答：F顺=11.44i2;F逆二9.77一.3-1某电厂锅炉每小时向汽轮机提供表压力为9.9MPa,温度为540的过热蒸汽220l0设当地大气压力为SlMPa,进入省煤器的锅炉给水温度为220,每小时燃用烟煤煤粉28t,并测得该燃料的低位发热量为22600kJkgo试求这台煤粉锅炉的效率。答：b=87.92%o3-2假定通过技术革新和加强运行管理能使上题中的锅炉效率提高到%=90%,并设其它条件保持不变，则每昼夜可以节约烟煤多少吨？又问此时该锅炉每小时的标准煤耗量为多少吨？答：（1）每昼夜可以节约烟煤15.61；（2）B标准=21.It/h。3-3电厂锅炉通过反平衡试验测得：/=6%、%=0.5%、氏=3.5%、%=0.7%、96=0.8%，已知燃料的低位发热量为2500OkJ/kg。试求出该锅炉所有效利用了的热量Ql以及各项热损失。2、。3、Q4、2和。6（以kJ/kg为单位）并画出其能流图。答：Q=22125kJkg;Q2=1500,Q3=125,Q4=875,5=175,Qb=200kJkg.3-4根据经验，煤粉炉的排烟温度每升高10,一般会促使纭增大07%左右。如果上题中所述的锅炉因其尾部受热面大量积灰而使排烟温度由124升高到139C,假定其余各项热损失都不变，问此时该锅炉所有效利用的热量Ql将减少多少？答：QI将减少2625kJkg.3-5某煤粉锅炉的燃料消耗量为43th,根据计算，燃料每千克约需供给理论空气量6.4Nm3.如果炉膛内的过量空气系数=1.15送风机吸风口处的进风温度为37、压力95992Pa,此送风机所必须克服的风道总阻力达5884Pa,并已知送风机的效率为81%。试确定这台送风机的输出功率。答：Pr=765kW4-1一小型凝汽式汽轮机的进汽初参数为：p=3.5MPa>t1=435°C,凝汽器内的压力p2=5kPa,汽轮机的相对内效率n°i=76%,机械效率m=97%,每小时总的汽耗量D=50th,试计算：(1)汽轮机的理想功率P。和实际内部功率Pi;(2)汽轮机的有效功率Pe；(3)汽轮机每输出IkW-h有效功所需的蒸汽消耗量(即所谓有效汽耗率)deo答：(1)P0=16417kW,Pi=12477kW;(2)Pc=12100kW:(3)dc=4.13kg/(kWh)o4-2一台凝汽式汽轮机的进汽初参数为：P=9MPa>t=535oC,凝汽器内的压力p2=4kPa,汽轮机所带动的发电机电功率Pei=50MW,汽轮机的相对内效率ni=82%,机械效率nm=97%,发电机效率ng=98%.试求：(1)汽轮机的有效功率Pc;(2)汽轮机每小时的总汽耗量D；(3)汽轮机的有效汽耗率答：(1)Pe=51020kW;(2)D=16lth;(3)de=3.16kg/(kWh)04-3按上题给出的已知条件，试求汽轮发电机组的汽耗率的4。并问：为什么dg必须大于&?二者之间存在什么关系？答：=3.22kg/(kWh)dg=dcgo4-4已知条件同42题所设，若忽略不计给水泵所消耗的功，试求：(1)理想朗肯循环的热效率nl;(2)该汽轮发电机组的电耗率neo答：(1)5=42.8%；(2)c=33.4o4-5一台容量为300MW的汽轮机，已知其凝汽器内的压力p2=5kPa,乏汽进入凝汽器时的干度x=0.93,乏汽的质量流量rn=570th,若凝汽器冷却水进、出口温度分别为18和28,水的平均定压质量比热CPnl=4.187kJ(kgK)。试求该凝汽器每冷凝Ikg汽轮机乏汽时外界必须向其提供多少kg的冷却水(如以m代表冷却水量对乏汽量的倍数，则此In称为凝汽器的“冷却倍率”)；并向循环水泵每小时必须供给凝汽器的冷却水总流量为多大？答：(1)m=53.8kgkg;(2)W=30670th5-1假定有两个采用再热循环的发电厂，其新汽初参数为pi=12MPa、t=500°C,乏汽终压都是6kPao设再热循环A的中间压力为2.4MPa,再热循环B的中间压力为0.5MPa,两者再热后蒸汽的温度都等于原来的初温500C。(1)试求这两个再热循环的热效率和乏汽终湿度；(2)将所得的循环热效率及终湿度与简单朗肯循环进行比较。答：(I)n“ReA)=43.69%,y=0.126；=42.56%，y=0.031；"Kef2(A)t(Re-B)2(B)(2) d=42.21%,yc=0.235o5-2假定某小型火电厂采用两级抽汽回热循环，其热力系统如图55所示。已知汽轮机的进汽初参数为p1=3MPa、l=450°C,凝汽器内压力p2=5kPa.汽轮机的第一、第二级抽汽压力分别为：po=0.3MPa,po2=0.12MPa0试求：(1)第一、第二级的抽汽分额5和a2；(2)每千克新蒸汽所作之技术功：(3)该两级抽汽回热循环的热效率；(4)与初、终态相同的常规朗肯循环相比，抽汽回热循环的热效率相对提高了多少？答：a=0.0543,a2=0.114l;(2)l=H03kJkg;(3) =39.6%；(4)l=37%,而B5=7.03%。“Rcg)5-3某小型热电厂装有一台背压式汽轮机，己知该背压式机组的进汽初参数为：pi=6MPa、t=500oC,而背压p2=lMPa,如果热用户需要从该热电厂获得Qh=2X10%Jh的供热量，假定全部凝结水可从热用户处送回电厂，其返回温度为50o试求：(1)该汽轮机的理想功率；(2)不计水泵功时的循环热效率；(3)理想情况下的热量利用系数，并将此热电联产循环画在温燧图上。答：(1)No=10312kW;(2)d=15.7%;(3)KFEfti=100%.5-4为了同时满足附近工矿企业对电能和热能的需要，某热电厂装有一台功率为IOOMW的调节抽汽式汽轮机。已知其进汽初参数为：p=10MPa>t=550°C,凝汽器中的压力p2=4MPa°在PO=O2MPa的抽汽压力下，从汽轮机中抽出一部分蒸汽，使之全部送往附近某化工厂作为工艺上加热之用，假定凝结水全部可返回热电厂，其温度为40Co若该化工厂需要从热电厂获得6×107kJh的供热量,试求该供热式汽轮机理论上每小时所需要的汽耗量。答：D=255tho5-5某凝汽式发电厂装有容量各自为50MW的汽轮发电机组三台。已知汽轮机的进汽初参数为pi=9.5MPa、L=535,凝汽器中的压力pz=5MPa。如果汽轮机的相对内效率n°i=85%,汽轮机的机械效率m=98,发电机效率g=99%,全厂装机容量的年利用小时数为7200,而发电厂的总效率p=31o试求：(1)该发电厂平均每昼夜的标准煤消耗量；(2)该50MW汽轮发电机组的电耗率；(3)该机组的热耗率(不考虑抽汽回热的影响)；(4)机组的汽耗率(不考虑抽汽回热的影响)。答：(1)B=1174t;(2)nei=35%;(3)q=l0290kJ/kWh；(4)dg=3.09kgkWho