1、Chapter 6熱力學第二定律熱力學12uuwqqw6.1 熱熱 機機試比較一鍋爐與蒸汽引擎所構成熱機之輸入熱量與輸出功，若鍋爐充滿溫度 99.6oC 之飽和狀態下的水，離開時為壓力 400 kPa 之飽和蒸汽，當蒸汽由引擎膨脹時為一穩流之絕熱過程，且壓力下降至 100 kPa。例題例題6-1解解12hhq6.1 熱熱 機機kJ/kg 46.417 1h查表可得：kJ/kg 6.2738 2hkJ/kg 2321.1 46.4176.2738 q32hhw KkJ/kg 8959.6 2s查表可得：)0568.6(3026.18959.6 33xs924.0 ,3xkJ/kg 9.2503)
2、0.2258(924.046.4173h6.1 熱熱 機機kJ/kg 234.7 2503.96.2738w0.101 1.2321234.7qw！即許多熱能仍未使用到還太大，以上比值很小的原因：kJ/kg 9.2503 3h6.1 熱熱 機機6.2 熱力學第二定律熱力學第二定律Hqw6.2 熱力學第二定律熱力學第二定律輸入熱量輸出功inoutqw，則若穩流之質量流率為m inoutinoutQWqmwmLHoutqqwHLHqqqHLqq1在穩流下操作，則HLQQ16.2 熱力學第二定律熱力學第二定律一熱效率 25%之熱機，有一穩定輸出功率 30 kW，試計算質量流率必須為多少？若燃料含有
3、45 MJ/kg的熱量。例題例題6-2解解inoutQWinQ3025.0 ,kW 120inQJ/kg)10(45J/s)(1012063mQinkg/s 00267.0 m 6.2 熱力學第二定律熱力學第二定律HLqq1函數 )(,HLTTfHLHLTTqq 1 HLTT試求例題 6.1 中鍋爐與熱機系統的熱效率。例題例題6-3解解CTCTLH63.99 ,kPa10063.143 400kPa,查表可得：106.027363.14327363.991 1 HLTT6.3 絕對溫標絕對溫標381.0273200)27320(1 ,200770.02731000)27320(1 ,1000C
4、TCTHH6.4 6.4 6.4 6.4 無法製造一個連續循環操作的設備，只能將無法製造一個連續循環操作的設備，只能將 熱量由低溫貯熱器傳至高溫貯熱器而無其他熱量由低溫貯熱器傳至高溫貯熱器而無其他 效應。效應。輸入功吸收的熱COPLHqqwLHLqqqCOPLHLTTTCOP 亦可表示為WQLCOP6.5 一冷凍機維持冷凍空間溫度為 2oC，並放熱至 25oC 的外界，若熱傳率為 200 W，試求輸入冷凍機之功率。例題例題6-4解解LHLTTTCOP96.11)2732()27325(2732WWQL200W 72.16W6.5 LHqqwLHqqw)()(LHLHnetqqqqwww淨功)(
5、)(LLHHqqqqnetLnetHqq)()(6.6 netHnetqw)(系統之熱效率netHnetLnetHqqq)()()()(sTqHH)(,sTqLLHLHTTT HLTT16.6 6.6 一卡諾循環操作的動力廠，其工作流體水蒸汽，操作於 1 MPa 壓力的鍋爐與 60 kPa 的凝結器間，如此發電廠有 1 MW 功率輸出時，試求凝結器所排出的熱量？例題例題6-5解解 查表可得：KCTH9.45291.179 ,MPa1時CTL0.86 ,)(kPa 60用內插法時K0.359207.09.45235911HLTTHQWHQ MW1 MW82.4 ,HQ MW82.3182.4 Q
6、LWQHLHLHTTqq 由於LLHHTqTq 0 LLHHTqTq0 revcTqrevLHrevqqw)()(irrevLHirrevqqw)()(irrevrevww)()(irrevLrevLqq)()(6.7 0)(LirrevLHHTqTq0 irrevcTq0 cTq6.7 0)()(0 431243431212ssTqTq可逆0)()(0 431243431212iiissTqTq不可逆4343)()(ssi6.7 摩擦使輪機的輸出功減少，卻使壓縮機需要更多的輸入功！輪機(Turbine)與壓縮機(Compressor)元件的絕熱效率(adiabatic efficiency)
7、revaTww可逆過程輸出功實際輸出功輪機的絕熱效率 arevCww實際輸入功可逆過程輸入功壓縮機的絕熱效率 6.7 飽和蒸汽於 800 kPa 壓力進入輪機，離開時壓力為60 kPa，如輪機絕熱效率為 90%，試求每單位質量的蒸汽輸出功為多少，並決定出口蒸汽為濕蒸汽或過熱蒸汽？例題例題6-6解解21)(hhwrev絕熱膨脹查表可得kJ/kg 1.27691h KkJ/kg 6628.61s2s60 kPa(sf 與 sg參見例題5.7)1398.15389.7(1398.16628.62x863.0,2x6.7)(22fgfhhxhh)05.3587.2652(863.005.358kJ/k
8、g 3.233821)(hhwrevkJ/kg 8.4303.23381.2769revaTww8.430.90 ,awkJ/kg 7.387,awkJ/kg 4.23817.3871.276912aawhh7.26524.2381 gh因為，故出口為濕蒸汽6.7 空氣於 20oC 下進入一旋轉式壓縮機，若壓縮機壓力比為 10，且絕熱效率為 80%，試求出口時空氣的溫度？假設空氣 =1.4。例題例題6-721)(hhwrev解解假設將空氣視為理想氣體 4.1/)14.1(/)1(1221210 293PPTTT K7.565 ,2T293273206.7 arevCwwahhhh2121)()(2121aPPTTCTTCaT22937.5652938.0CTa360.9 K9.63326.7 本章習題1,3,4,5 6,7,8,9
