熱力学について(蒸気サイクルです)

質問

What is the final entropy and the output for one kilogram
of steam expanded from 10MPa and 500℃ to 3 kPa in a process
with an isentropic efficiency of 80％?

答え：7.56kJ/(kg・K) ,1133kJ

という問題なんですが、英文の意味はだいたいわかるんですが
解き方のプロセスが全く分からなくて困っています。
分かる方、ぜひ教えていただきたいです。
お願いします。

回答No.1

arafune-koji · ベストアンサー

10MPa，500℃の水蒸気があり，3.0kPaまで膨張させる．

断熱効率は80%とする．

1kgあたりの，膨張後のエントロピーと，外部にした仕事を求めなさい．

というような問題です．

教科書p.156の例題9.3を参考に解きます．

蒸気サイクル（ランキンサイクル）のタービンの部分だけに着目してください．

まず，変化前を状態３，断熱可逆過程での変化後を状態４，変化後を状態４’，hを比エンタルピー，sを比エントロピー，ｘを乾き度とします．

教科書p.182の付表より，h3=3375[kJ/kg]，s3=6.5993[kJ/(kg・K)]

s4=(1-x4)s'+x4s"

断熱的に変化したと考えると，s3=s4なので

x4=(s3-s')/(s"-s')と変形できます．

s"やs'をp.180の付表の0.003MPaのところを見て，計算すると

x4=0.7596

これを　h4=(1-x4)h'+x4h"に代入すると

h4=1956.6　ぐらいになると思います．

そして，断熱効率から(h3-h4')/(h3-h4)=0.8ですから，

h3,h4に数値を代入するとh3-h4'=1133ぐらいになると思います．

これが仕事の値になので，

∴1133kJ/kgが求まります．

また，1133=h3-h4'なので，h4'=2242kJ/kg

h4'=(1-x4')h'+x4'h"に代入して， x4'=0.8760

これを　s4'=(1-x4')s'+x4's"　に代入すると

∴s4'=7.557[kJ/(kg・K)]

それにしても，英語で書かれた問題出すとか，川島先生も鬼畜ですね

お礼

回答ありがとうございます
もしかして同じクラスですか？