作者snowyfairy (雪妖精)
看板Physics
标题[问题] 热力学 不可逆性计算
时间Fri Apr 26 22:29:26 2019
【出处】89 年高考热力学
【题目】有一绝热蒸汽轮机,在全负荷状态下,进口压力 P1 = 5 MPa,温度 T1 = 450℃
(即焓 h1 = 3316.3 kJ/kg,熵 s1 = 6.8187 kJ/kg‧K),
出口压力 P2 = 20 kPa,轮机效率 η= 0.85,大气温度 T0 = 25℃。求:
(一) 轮机所做之功 (kJ/kg)
(二) 轮机出口蒸汽乾度
(三) 该系统不可逆性 i_12 (kJ/kg)
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│ P2 │ T2 │ h_f │ h_g │ s_f │ s_g │
├───┼───┼───┼───┼───┼───┤
│ kPa │ ℃ │kJ/kg │kJ/kg │kJ/kgK│kJ/kgK│
├───┼───┼───┼───┼───┼───┤
│ 20 │60.07 │251.46│2608.9│0.8321│7.9068│
└───┴───┴───┴───┴───┴───┘
原题:
https://imgur.com/xdyc2Pw.jpg
【瓶颈】主要想问不可逆性的计算方式,以下两种的差异,哪个才对?
一、在前面两小题的过程,会求得等熵状态和实际状态做的功,分别为
Ws = 1070.4 kJ/kg Wa = 909.8 kJ/kg
依据定义,可逆功和有用功的差值,就是不可逆性,为所求之 i_12
i_12 = Ws - Wa = 160.6 kJ/kg.......................(1)
二、但不可逆性还有一个公式: I = T0 * S_gen
其中 S_gen = Σm_e*s_e - Σm_i*s_i + (环境输入热量 / T0)
题目有提到绝热,故我简化为 S_gen = Σm_e*s_e - Σm_i*s_i
(s_e 表示出口熵,s_i 表示入口熵)
写成单位质量
i = T0 * s_gen
→ i_12 = T0 * (s_e - s_i)............................(2)
s_e 我用出口乾度(x = 0.914)去内插出来,得 s_e = 7.2984
s_i 就是 s1,即 s_i = 6.8187
以上代入 (2) 式,得
i_12 = 298 * ( 7.2984 - 6.8187 ) = 143.0 kJ/kg.....(3)
很明显,(1) 和 (3) 求出来有明显落差,不知道错在哪边?
若我采用第一种算法,也完全用不到 T0 = 25℃这条件。
请各位指教,谢谢
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