【正文】 =1(+273)/(435+273)=（3）對卡諾循環(huán)：熵增為 火用損失為（4）對朗肯循環(huán) = 火用損失為12． 某一火力發(fā)電廠按朗肯循環(huán)工作，已知汽輪機的參數(shù)p0=,溫度為t0=535℃,排氣壓力pc=,不計水泵的焓升，試求：（1） 此理想朗肯循環(huán)的平均吸熱溫度和平均放熱溫度；（2） 用平均吸熱溫度和平均放熱溫度的概念求理想 循環(huán)的熱效率；解：（1） 由焓熵圖可查的 h0=3310 kj/kg hc=2065kj/kg tc=℃ s‘2=6。2） 主蒸汽中的散熱和節(jié)流引起的不可逆性；可通過保溫、減少節(jié)流部件等方式來減少不可逆性。這是一種物理現(xiàn)象中兩個不同研究方向。答：汽輪機膨脹過程中的不可逆性引起的熱損失和火用損失是不相等。 答：熱量法是以熱力學第一定律（能量傳遞和轉(zhuǎn)換的數(shù)量平衡關系）為基礎，從能量的基本特性提出評價熱力循環(huán)的指標，著眼于能量數(shù)量上的分析。在發(fā)電廠的絕大部分熱力設備中，工質(zhì)都是在穩(wěn)定流動中，流體由狀態(tài)（p1,t1）可逆的變到與環(huán)境狀態(tài)（pen,ten）相同時所做的最大技術功，稱為工質(zhì)火用，而兩者均以環(huán)境狀態(tài)為變化的基礎，而只是熱源的性質(zhì)不同。它是一種具有特定條件的能量平衡法，其評價的指標是火用效率，這種評價方法實質(zhì)是作功能力的平衡。熱量法是以熱力學第一定律為基礎?！稛崃Πl(fā)電廠》習題解答第一章 發(fā)電廠熱力過程的理論基礎思考題及習題1. 對發(fā)電廠熱功轉(zhuǎn)換效果做出全面正確的評價,為什么必須建立在熱力學第一定律和第二定律基礎之上? 答：熱力學第一定律是從能量轉(zhuǎn)換的數(shù)量關系來評價循環(huán)的熱經(jīng)濟性；它可對各種理想循環(huán)進行分析，而實際的各種熱力循環(huán)中都存在原因不同的不可逆損失，找出這些損失的部件、大小、原因、及其數(shù)量關系，提出減少這些不可逆損失的措施，以提高實際循環(huán)熱效率就應采用以熱力學第二定律為基礎的方法來完成。用能量的基本特性提出熱力循環(huán)能量轉(zhuǎn)換的數(shù)量關系的指標，著眼于能量數(shù)量上的平衡分析，它主要通過計算各種設備及全廠的熱效率來評價實際循環(huán)的優(yōu)劣。兩種方法之間的區(qū)別：熱量著重法考慮熱的數(shù)量平衡關系，而火用方法不僅考慮熱的量，而且也研究其質(zhì)的數(shù)量關系，即熱的可用性與它的貶值問題。由火用的定義可見，當環(huán)境溫度Ten為常數(shù)時，火用只是熱源溫度T或工質(zhì)進口狀態(tài)（p1,t1）的函數(shù)?；鹩梅椒ㄊ且詿崃W第一、二定律為依據(jù)，研究循環(huán)中的不可逆性引起的做功能力損失的程度。因為它們的計算方法不同。前者主要研究過程 的不可逆性大小，而后者則是研究換熱量的大小。3） 汽輪機中不可逆膨脹引起的不可逆損失；可通過優(yōu)化汽輪機結(jié)構(gòu)來減少不可逆性。75kj/kg 由飽和水蒸汽表查得 h’1=’1= kj/kg.故平均吸熱溫度為 解: 95℃水的焓熵值為 h1= e1=(h1Tens1)(henTensen) 20℃水的焓熵值為 h2= e2=(h2Tens2)(henTensen) 混合后水的焓熵值為 h=(m1h1+m2h2)/(m1+m2)=(3337+)= s= kj/ 混合后水的火用值為 e=(hTens)(henTensen) 混合后水的火用損失為e =m1e1+m2e2(m1+m2)e =3(h1Tens1)+2(h2Tens2)5(hsTen) =3337+(3s1+2s25s) =第二章 凝汽式發(fā)電廠極其熱經(jīng)濟性 思考題及習題1. 為什么純凝汽式汽輪發(fā)電機的汽耗率小于回熱式汽輪發(fā)電機的汽耗率,而熱耗率則大于回熱式？答：在機組功率相同的條件下，由于回熱抽汽的作功不足使機組的發(fā)電功率減少,若保持功率不變，則必需增大機組的汽耗量D0 和汽耗率d0。用熱量法計算時,汽輪機的冷源損失Qc,是所有熱損失中最大的,而鍋爐的換熱損失則較小,而用火用方法計算時其火用損失最大處是在鍋爐而不是在凝汽器中的火用損失，這主要是因為鍋爐內(nèi)存在巨大的換熱溫差Tb所導致鍋爐的Eb ，必須設法降低電廠能量轉(zhuǎn)換過程中各環(huán)節(jié)的不可逆性,特別是減少鍋爐的巨大的換熱溫差Tb。5 為什么說標準煤耗率是一個較完善的熱經(jīng)濟指標？答：由煤耗率的表達式b=3600/Qbcpkg/()可看出煤耗率除與全廠熱效率cp有關外,還與煤的低位發(fā)熱量Qb有關,為使煤耗率能作為各電廠之間的比較指標，采用了”標準煤耗率”bs作為通用的熱經(jīng)濟指標,即bs=3600/29270cp,由于cp反映了能量轉(zhuǎn)換的全過程,故標準煤耗率是一個較完善的熱經(jīng)濟指標。8. 一臺200MW汽輪發(fā)電機組，()，年運行小時數(shù)n=6000h，試問一年節(jié)約多少標準煤? 解: 一臺200MW汽輪發(fā)電機組一年的發(fā)電量為 W=(20010660003600)/(36001000)=12108() 故一年內(nèi)節(jié)約標準煤 =()/Ql=9. 凝汽式發(fā)電廠的熱效率由六項分效率連乘而得，每一部分將造成熱損失，這些熱損失占全廠熱損失的百分數(shù)是否是各項分效率？各部分的百分數(shù)和各項分效率的用處有和不同？ 答：熱損失占全廠熱耗量的百分數(shù)不是各項分效率。（1） 試求下列各經(jīng)濟指標：1） 汽輪發(fā)電機組的汽耗量、汽耗率、熱好量、和熱耗率；2） 鍋爐設備的熱耗量、煤耗量；3） 發(fā)電廠的熱耗量、熱耗率、熱效率、和標準供電煤耗率； （2）討論這些指標之間的關系，指出那些指標是較完善的，為什么？ 　　　解：根據(jù)鍋爐和汽輪機的參數(shù)，從水蒸汽表及焓熵圖中查得 hb=3440kj/kg h0=3430 kj/kg hca=2005 kj/kg hwc= kj/kg (1) 汽輪發(fā)電機組的經(jīng)濟指標 汽耗量 = =605545（kg/h） 汽耗率 d0=D0/Pel=605545/200000=[kg/()] 熱耗量 Q0=D0(h0hwc)=605545 ( )=(kj/h) 熱耗率 q0=d0(h0hwc)= ()=[kj/](2)鍋爐設備的熱經(jīng)濟指標 == (kj/h)標準煤耗量 B=Qb/Ql =(3)發(fā)電廠主要熱經(jīng)濟指標管道效率 =()/()= 熱耗率 ==[kj/] 熱耗量 Qcp=BQl= (kj/h) 熱效率 ==3600/qcp=3600/= 發(fā)電標準煤耗量 =[g標準煤/] 標準供電煤耗率 =388/()=417[g標準煤/] 12.　某凝汽式發(fā)電廠共裝有４臺汽輪發(fā)電機組，其中３臺容量為50MW,１臺容量為100MW，已知該廠的年設備利用小時數(shù)為n=5500h/a，假定全廠的總效率=，所用燃料的低位發(fā)熱量為23446kj/kg。其特點是先用高品位的熱能發(fā)電，再用已做了部分功的低品位熱能用于對外供熱，這種聯(lián)合生產(chǎn)過程符合按質(zhì)用能的原則。 T0Thoswaq2ah39。由于在電能和熱能的生產(chǎn)成本中，燃料費用所占的比重很大，因此熱電廠的總熱耗分配方法對電熱售價有很大影響。而作功能力法具有較為完善的熱力學理論基礎，但使用上極不方便，因而后兩種方法未得到廣泛的應用。遺憾的是迄今還沒有滿足上述要求的單一的熱電廠用的熱經(jīng)濟指標，只能采用熱電廠總的熱經(jīng)濟指標和熱電廠分項計算的熱經(jīng)濟指標來進行評價。由熱化發(fā)電率的公式可看出，供熱返回水的流量和溫度越高，則熱化 發(fā)電率越高。它為什么不能作為熱電廠的熱經(jīng)濟指標？答：熱電廠的燃料利用系數(shù)是指熱電廠生產(chǎn)的電、熱總能量與消耗的燃料能量之比： 從關系式中看出，它是熱電廠能量輸出與能量消耗之比，在輸出能量中未考慮兩種能量產(chǎn)品的品質(zhì)差別，也不能表明電能和熱能這兩個生產(chǎn)過程的熱經(jīng)濟性?？捎盟治鰺犭姍C組生產(chǎn)電能是否節(jié)省燃料。9． 熱電聯(lián)產(chǎn)為什么能節(jié)省燃料？節(jié)省燃料的條件是什么？如何計算？ 熱電廠所以節(jié)省燃料主要是采用了熱電聯(lián)合能量生產(chǎn)的方式減少了冷源損失，以及集中供熱，即由熱電廠的大型高效鍋爐代替效率較低的分產(chǎn)供熱鍋爐的結(jié)果。 H=。 （2） 熱電廠生產(chǎn)熱能節(jié)省燃料的條件。當熱電廠的蒸汽初參數(shù)比代替凝汽式電廠的蒸汽初參數(shù)低很多時，只有熱化發(fā)電比[X]很大時，才開始節(jié)省燃料；由于熱電廠的熱負荷一般具有季節(jié)性，而熱電廠在低熱負荷時運行其X值較小，所以不易取得經(jīng)濟效益。它主要決于與熱負荷的大小和特性，還要考慮建熱電廠初投資較大，周期較長；而且還要在熱負荷集中的地方建廠，選廠較困難。其余熱量的百分值由系統(tǒng)中尖峰鍋爐或由電廠的鍋爐富裕量供應。 若=1， Qht(m)=Qm。排汽凝結(jié)水全部返回，hhs=，假定hfw=hhs, 且不考慮自用汽量（下同），試求：（１） 此熱電廠的標準煤耗量；（２） 發(fā)電方面和供熱方面的熱經(jīng)濟指標（熱量法）；（３） 燃料利用系數(shù)；（４） 熱化發(fā)電率； 解 ：根據(jù)鍋爐和汽輪機的參數(shù)，查焓熵圖得 h0=3312kj/kg 供熱機組的汽耗量 機組的熱平衡 = D0=== (t/h) 熱電廠總的熱耗量Qtp=== =(KJ/h) 供熱方面分配的熱耗量　 Qtp(h)=== =(KJ/h)發(fā)電方面的熱耗量Qtp(e)=QtpQte(h)= =(KJ/h) (1)此熱電廠的標準煤耗量 =(t/h)(2) a. 發(fā)電方面的熱經(jīng)濟指標 發(fā)電熱效率：= 發(fā)電方面熱耗率=3600/=(kj/) 發(fā)電方面標準煤耗率 =(kg/)b. 供熱方面的熱經(jīng)濟指標供熱熱效率: =供熱標準煤耗率=(kg/Gj)(3)熱電廠的燃料利用系數(shù) ==(1) 熱化發(fā)電率==17. 上題中若回水率只有60%，而補充水的溫度為20℃。如果熱用戶需要從該熱電廠獲得62802103kj/h的供熱量，對外供汽的凝結(jié)水全部返回。 對于電廠實際循環(huán)熱效率，即汽輪機絕對內(nèi)效率。2． 影響提高蒸汽初參數(shù)的主要技術因素有哪些？均適用于供熱機組嗎？　答：主要技術因素有：（1） 提高蒸汽初溫度，要受制造動力設備鋼材性能的限制；當溫度升高時，鋼的強度極限、屈服點、以及蠕變極限等都降低得很快，而且在高溫下金屬要發(fā)生氧化，鋼的金相結(jié)構(gòu)也要發(fā)生各種變化，這同樣會降低金屬的強度。　對于供熱機組因抽汽供熱量較大、凝汽流較小，所以除對終端濕度要略放寬外，其它影響同凝汽機組。只有將節(jié)省燃料和投資增加因素進行綜合比較，才可作出經(jīng)濟上最佳蒸汽初參數(shù)配合選擇的結(jié)論。而實際的最佳中間再熱壓力值應通過技術經(jīng)濟比較確定。 已知　tc=tc1+t + t 其中 t＝tc2tc1　 式中t是冷卻水進、出口溫差，取決于冷卻水量G或循環(huán)被率m，一般合理的t為0～11 ℃； tc1,tc2為冷卻水進、出口溫度，℃；t為凝汽器的端差,t = tctc2,它與凝汽器的面積、管材、冷卻水量等有關。當tc1一定，汽輪機Dc不變時，背壓只與凝汽器冷卻水量G有關。 用熱量法分析，汽輪機回熱抽汽做功沒有冷源損失，使凝汽量減少；從而減少了整機的冷源損失，提高了循環(huán)熱效率。所以最佳給水溫度是建立在各級最佳分配基礎上的值；換言之，最佳給水溫度是各級最佳分配的必然結(jié)果。（2） 若忽略各級加熱蒸汽凝結(jié)放熱量的差異，即q1=q2=……qz這種分配方法的原則是每一級加熱器水的焓升相等，簡稱為平均分配法。經(jīng)濟上最佳回熱參數(shù)的選擇，主要取決于煤鋼的比價和設備的投資，并與機組容量和設備利用率有關。=3395 kj/kg hc=2006 kj/kg hc39。 解: 根據(jù)機組參數(shù)查焓熵圖和水蒸氣表得 h0=3310kj/kg hc=2135 kj/kg hc39。=3220 kj/kg hc=2185 kj/kg hc39。13. 在上題的條件下，提高初壓力的同時將初溫提高到535℃，對凝汽式汽輪機和背壓式汽輪機的影響程度如何？ 解 根據(jù)機組參數(shù)查焓熵圖和水蒸氣表得(1) 對凝汽式汽輪機：　 h0=3310kj/kg h039。=2875kj/kg hfw= 設計參數(shù)下理想循環(huán)效率為 = 改變初溫初壓后理想循環(huán)的效率為 = 則效率相對變化率為 =% 由上式計算可見,改變初溫初壓后對背壓式機組影響較大 14. 當夏季水溫升高時，試分析凝汽器的真空變化對高參數(shù)和中參數(shù)機組熱經(jīng)濟性的影響。=2115kj/kg h,fw= 則 = = 則效率相對變化為 =%(2) 對中參數(shù)機組 根據(jù)機組參數(shù)查焓熵圖和水蒸氣表得