计算题1. 给水流量900t/h,高压加热器进水温度t
1=230℃,高压加热器出水温度t
2=253℃,高压加热器进汽压力为5.0MPa,温度t=495℃。已知:抽汽焓i
1=3424.15kJ/kg,凝结水焓i
2=1151.15kJ/kg。求高压加热器每小时所需要的蒸汽量。
解:蒸汽放出的热量为Qq=Gq(i1-i2)
水吸收的热量为Qs=GsCs(t2-t1),Cs=4.186kJ/(kg·℃)
根据题意:Qq=Qs,即Gq(i1-i2)=GsCs(t2-t1)
所以Gq=GsCs(t2-t1)/i1-i2
=900×4.186(253-230)/(3424.15-1151.15)
=38.12(t/h)
答:高压加热器每小时所需要的蒸汽量为38.12t。
2. 已知凝结器的排汽温度为42℃,冷却水进口温度为25℃,冷却水温升为10℃。求凝结器的端差。
解:因为tp=42℃,tw1=25℃,Δt=10℃。且tp=tw1+Δt+δt
所以δt=tp-(tw1+Δt)
=42-25-10=7(℃)
答:凝结器的端差为7℃。
3. 1kg蒸汽在锅炉中吸收热q
1=2.51×10kJ/kg,蒸汽通过汽轮机做功后在凝汽器中放出热量q
2=2.09×10kJ/kg,蒸汽流量为440t/h,如果做的功全部用来发电,问每天能发多少电。(不考虑其他能量损失)
解:已知q1=2.51×10kJ/kg
q2=2.09×10kJ/kg
440t/h=4.4×105kg/h
(q1-q2)G=(2.51-2.09)×4.4×105=1.848×105kJ/h
因为1kJ=2.78×10-4kWh
所以每天发电量W=2.78×10-4×1.848×105×24
=1.23×103(kWh)
答:每天发电量1.23×103kWh
4. 某台机组,在某一工况下,汽轮发电机输出功率N=5×10
4kW,进入汽轮机的蒸汽量D=190×10
3kg/h,总抽汽率a=0.2,新蒸汽焓i
0=3400kJ/kg,给水焓i
g=800kJ/kg。求汽耗率d、热耗率q、总抽汽量D
1、凝结量D
2、热效率η。
(1)汽耗率d=D/N=190×103/5×104=3.8(kg/kWh)
(2)热耗率q=d(i0-ig)=3.8×(3400-800)=9880(kJ/kWh)
(3)总抽汽量D1=aD=0.2×190×103=38×103(kg/h)
(4)凝结量D2=(1-a)D=(1-0.2)×190×103
=152×103(kg/h)
(5)热效率η=3600/q=3600/9880=0.36=36%
答:汽耗率为3.8kg/kWh;热耗率为9880kJ/kWh;总抽汽量为38×103kg/h凝结量为152×103kg/h;热效率为36%。
5. 已知某循环泵出口水压为0.29MPa,流量为8500m
3/h,效率为72%。试求轴功率、有效功率。
解:因为H=0.29MPa=3kJ/cm2=30mH2O,Q=8500m3/h,η=72%,水的密度p=1000kg/m3。
所以Ny=pQH/102
=1000×8500×30/102×3600≈695(kW)
Nz=Ny/η=695/0.72=965(kW)
答:轴功率为695kW,有效功率为965kW。
6. 已知某换热器传热面积100m
2,平均温差Δt=65℃,冷流体侧换热系数a
2=4000W/(m
2·K),热流体侧换热系数a
1=500W/(m
2·K),换热面壁厚δ=4mm,热导率λ=53.7W/(m
2·K),换热面污垢热阻R
ξ=0.03m
2·K/W。进入换热器的冷流体为水,其质量流量q
m2=13.9kg/s,入口温度t'
2=10℃,水的比热容c
2=4.187kJ/(kg·K),试计算水的出口温度t"
2及热流量(按平壁计算传热系数)。
解:据题意得传热系数为
热流量为
Φ=KAΔt=30.9×100×65=200850(W)
根据热平衡方程得冷流体的吸热量为
Φ
2=q
mc
2(t"
2-t'
2)在不考虑热损失的情况下,冷流体的吸热量应与热流量相等,即
200850=13.9×4187×(t"
2-10)
所以t"
2=13.45(℃)
答:热流量为200850W,水的出口温度t"
2为13.45℃。
7. 水在某容器内沸腾,如压力保持1MPa,对应的饱和温度t
s=180℃,加热面温度保持205℃,沸腾放热系数为85700W/(m
2·℃),求单位加热面上的换热量。
解:q=α(t-ts)=85700×(205-180)
=2142500(W/m2)
答:单位加热面上的换热量是2142500W/m2。
8. 某管弯曲半径为400mm,弯管角度为120°,计算其弯曲部分长度。
解:L=0.0175αR=0.0175×120×400=840(mm)
答:弯曲部分长度为840mm。
9. 人体的电阻最低时只有600Ω,通过人体的电流不大于50mA,就没有生命危险,求最高的安全电压。
解:U=I×R=50×10-3×600=30(V)
答:人体的安全电压为30V。
10. 有一条内径为
的钢管,输送着1413t/h自来水,计算该钢管内水流速度。
解:
答:该钢管内的水流速是2m/s。
11. 有一220V、100W的灯泡,求它在正常发光时的电阻。
解:已知 U=220V,P=100W
答:灯丝的电阻为484Ω。
12. 发电机的内电阻是0.2Ω,在电路里并联了40盏200Ω的电灯,如果发电机输出电压为110V,求发电机的电动势。
解:设R为外电路的总电阻
答:发电机的电动势为114.4V。
13. 已知一质量为300kg的物体,用撬棍移动,支点距物件重心200mm,力臂长800mm,求移动该物体需加多少力?
解:根据力×力臂=重力×重臂
答:移动该物体需加735N的力。
14. 液体在管内径为d
1=100mm内,流动速度C
1=4m/s,当流入内径为d
2=200mm管道时,计算其流速C
2为多少?
解:
答:其流速C
2为1m/s。
15. 需用钢管输送100m
3/h水,允许流速选用2m/s,计算钢管内径。
解:利用简单的公式计算管径
答:计算钢管内径133mm。
16. 如下图所示,有一个水压机,小活塞面积0.1m
2,大活塞面积2m
2,当给小活塞施加100N力,计算在大活塞上能产生多大总压力。
解:
答:在大活塞上产生2000N总压力。
17. 20000m
3温度为20℃的空气在一加热器内被加热到195℃,问加热后的容积为多少。
解:加热器内的加热过程可视为等压过程。在等压过程中,容积与温度的关系为
即
代入已知数,得
答:加热后的空气容积为31939.3m
3。
18. 用下图所示的起吊设备把一个质量为300kg的重物吊起。操作杆AB=2.7m,支撑杆BC=3.6m,AC=1.8m。求支撑杆BC所受力的大小。
解:
答:支撑杆BC受力为5880N。
19. 一台水泵,每秒钟能把85kg的水提高到8m处。水泵的效率为85%,求此水泵抽水时所需功率。
解:水泵抽水时所需功率为
答:水泵抽水时需要的功率为7840W。
20. 一根
的钢管,求其每米的质量为多少。
解:先求出钢管每米的金属体积,再乘以比重即可。
管子金属体积=管子截面积×长度
管子截面积=管外径面积-管内径面积
管外径面积=
管子截面积
管子截面积=58.5×10
-3-50.25×10
-3 =8.25×10
-3(m
2)
管子金属体积=8.25×10
-3×1=8.25×10
-3(m
3)
每米管子的质量为:体积×比重
即8.25×10
-3×7800=64.35(kg)
答:
的钢管,每米质量为64.35kg。
21. 某发电厂的循环水由江边水泵房供水,如果循环水流量为13740m
3/h,当循环水流速分别选择1.5m/s时,试确定循环水管直径各为多大。
解:根据连续性方程
因为
所以
答:循环水管直径各为1.80m。
22. 一变截面管道,各段的管径为d
1=7.5cm,d
2=10cm,d
3=5cm,d
4=2.5cm,当流量为10L/s时,求各管段中水的流速。
解:根据连续性方程
QV=V
1A
1=V
2A
2=V
3A
3=V
4A
4 得
答:各管段中水的流速分别为2.26、1.27、5.08、20.34m/s。
23. 某锅炉壁厚δ
1=7mm,锅壁导热系数λ
1=210kg/(m·h·℃),其内表面附着一层厚度为δ
2=2mm的水垢,水垢导热系数为λ
2=4kJ/(m·h·℃)。已知锅壁外表面的温度t
1为350℃,水垢内表面的温度t
3为200℃,求通过锅壁的热流量q以及钢板与水垢接触面上的温度t
2。
解:根据导热公式可得
由
得
答:锅壁的热流量为2.81×10
5kJ/(m
2·h),钢板与水垢接触面上的温度为340.6℃。
24. 功率为10kW的电动机,1h内做多少焦耳功?
解:1h共做的功为
W=10×1=10kWh
换算成焦耳
W=3.6×106×10=36×107J
答:每小时做36×107J的功。
25. 某工地照明用电的功率为600W,某月点灯时数为90h,求这个月的用电量。
解:W=Pt=600×90=54000Wh=54kWh
答:这个月的用电量为54kWh。