2. 工程
  3. 空气在0.101 MPa和293 K下进入一个除节流过程外可逆的克劳特系统，被等温压缩到2.02 MPa和233 K，然后有70%的主流气分流到可逆绝热膨胀机中，其余空气则通过各级换热器在膨胀阀中膨胀到0.101 MPa。假设膨胀功用来辅助压缩时的单位质量

空气在0.101 MPa和293 K下进入一个除节流过程外可逆的克劳特系统，被等温压缩到2.02 MPa和233 K，然后有70%的主流气分流到可逆绝热膨胀机中，其余空气则通过各级换热器在膨胀阀中膨胀到0.101 MPa。假设膨胀功用来辅助压缩时的单位质量

admin2009-11-16  33
问题 空气在0.101 MPa和293 K下进入一个除节流过程外可逆的克劳特系统，被等温压缩到2.02 MPa和233 K，然后有70%的主流气分流到可逆绝热膨胀机中，其余空气则通过各级换热器在膨胀阀中膨胀到0.101 MPa。假设膨胀功用来辅助压缩时的单位质量液体产品所需的净功。若该可逆克劳特系统用作制冷机，则制冷量为(        )。
选项 A、92 kJ/kg压缩空气
B、95.7 kJ/kg压缩空气
C、85.6 kJ/kg压缩空气
D、62.8 kJ/kg压缩空气
答案B
解析 由空气的压焓图查得：
      h1 (0.101 MPa，293 K)=295 kJ/kg
      h2 (2.02 MPa，293 K)=291 kJ/kg
      h3 (2.02 MPa，233 K)=228 kJ/kg
      hf (0.10 MPa，饱和液体)=-126 kJ/kg
      s1 (0.101 MPa，293 K)=6.83 kJ/(kg.K)
      s2 (2.02 MPa，293 K)=5.95 kJ/(kg.K)
      s3 (2.02 MPa，223 K)=5.71 kJ/(kg.K)
      假设为等熵膨胀，se=s3，于是在0.101 MPa和98 K时，he=97 kJ/kg。液
      化率可通过教材公式(14-72)求出，式中x=qme/qm=0.7，将热力参数值
      代入后求得液化率为：
      y=(295-291)/(295+126)+0.7×[(228-97)/(295+126)3=0.227
      单位质量压缩空气通过膨胀机的膨胀功为：
      We/qm=x(h3-he)=0.7×(228-97)kJ/kg=91.7 kJ/kg
      压缩机需用的压缩功为：
      -W/qm=T1 (s1-s2)-(h1-h2)
            =[293×(6.83-5.95)-(295-291)]kJ/kg=253.8 kJ/kg
      由于膨胀功被用于压缩过程，故压缩单位质量空气所需的净功为：
      -Wnet/qm=W/qm-We/qm
                   =[T1(s1-s2)-(h1-h2)]-x(h3-he)
                   =[293×(6.83-5.95)-(295-291)-0.7×(228-97)]
                   =162.11 kJ/kg
      则液化单位质量气体所需的净功为：
      
      该系统单位制冷量可由教材公式(14-71)求取
      Q0/qm=(h1-h2)+x(h3-he)
             =[(295-291)+0.7×(228-97)]kJ/kg压缩空气
             =95.7 kJ/kg压缩空气
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