【正文】 =1(+273)/(435+273)=（3）對(duì)卡諾循環(huán)：熵增為 火用損失為（4）對(duì)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(jī)的參數(shù)p0=,溫度為t0=535℃,排氣壓力pc=,不計(jì)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(guò)保溫、減少節(jié)流部件等方式來(lái)減少不可逆性。這是一種物理現(xiàn)象中兩個(gè)不同研究方向。答：汽輪機(jī)膨脹過(guò)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(xué)第一定律（能量傳遞和轉(zhuǎn)換的數(shù)量平衡關(guān)系）為基礎(chǔ)，從能量的基本特性提出評(píng)價(jià)熱力循環(huán)的指標(biāo)，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(shè)備中，工質(zhì)都是在穩(wěn)定流動(dòng)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(shí)所做的最大技術(shù)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(chǔ)，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(píng)價(jià)的指標(biāo)是火用效率，這種評(píng)價(jià)方法實(shí)質(zhì)是作功能力的平衡。熱量法是以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)。《熱力發(fā)電廠》習(xí)題解答第一章 發(fā)電廠熱力過(guò)程的理論基礎(chǔ)思考題及習(xí)題1. 對(duì)發(fā)電廠熱功轉(zhuǎn)換效果做出全面正確的評(píng)價(jià),為什么必須建立在熱力學(xué)第一定律和第二定律基礎(chǔ)之上? 答：熱力學(xué)第一定律是從能量轉(zhuǎn)換的數(shù)量關(guān)系來(lái)評(píng)價(jià)循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性；它可對(duì)各種理想循環(huán)進(jìn)行分析，而實(shí)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(guān)系，提出減少這些不可逆損失的措施，以提高實(shí)際循環(huán)熱效率就應(yīng)采用以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)的方法來(lái)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(guān)系的指標(biāo)，著眼于能量數(shù)量上的平衡分析，它主要通過(guò)計(jì)算各種設(shè)備及全廠的熱效率來(lái)評(píng)價(jià)實(shí)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(guān)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(guān)系，即熱的可用性與它的貶值問(wèn)題。由火用的定義可見，當(dāng)環(huán)境溫度Ten為常數(shù)時(shí)，火用只是熱源溫度T或工質(zhì)進(jìn)口狀態(tài)（p1,t1）的函數(shù)。火用方法是以熱力學(xué)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?yàn)樗鼈兊挠?jì)算方法不同。前者主要研究過(guò)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(jī)中不可逆膨脹引起的不可逆損失；可通過(guò)優(yōu)化汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)來(lái)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(jì)性 思考題及習(xí)題1. 為什么純凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)的汽耗率小于回?zé)崾狡啺l(fā)電機(jī)的汽耗率,而熱耗率則大于回?zé)崾?？答：在機(jī)組功率相同的條件下，由于回?zé)岢槠淖鞴Σ蛔闶箼C(jī)組的發(fā)電功率減少,若保持功率不變，則必需增大機(jī)組的汽耗量D0 和汽耗率d0。用熱量法計(jì)算時(shí),汽輪機(jī)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(jì)算時(shí)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?yàn)殄仩t內(nèi)存在巨大的換熱溫差Tb所導(dǎo)致鍋爐的Eb ，必須設(shè)法降低電廠能量轉(zhuǎn)換過(guò)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(shuō)標(biāo)準(zhǔn)煤耗率是一個(gè)較完善的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)？答：由煤耗率的表達(dá)式b=3600/Qbcpkg/()可看出煤耗率除與全廠熱效率cp有關(guān)外,還與煤的低位發(fā)熱量Qb有關(guān),為使煤耗率能作為各電廠之間的比較指標(biāo)，采用了”標(biāo)準(zhǔn)煤耗率”bs作為通用的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo),即bs=3600/29270cp,由于cp反映了能量轉(zhuǎn)換的全過(guò)程,故標(biāo)準(zhǔn)煤耗率是一個(gè)較完善的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。8. 一臺(tái)200MW汽輪發(fā)電機(jī)組，()，年運(yùn)行小時(shí)數(shù)n=6000h，試問(wèn)一年節(jié)約多少標(biāo)準(zhǔn)煤? 解: 一臺(tái)200MW汽輪發(fā)電機(jī)組一年的發(fā)電量為 W=(20010660003600)/(36001000)=12108() 故一年內(nèi)節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 =()/Ql=9. 凝汽式發(fā)電廠的熱效率由六項(xiàng)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?jǐn)?shù)是否是各項(xiàng)分效率？各部分的百分?jǐn)?shù)和各項(xiàng)分效率的用處有和不同？ 答：熱損失占全廠熱耗量的百分?jǐn)?shù)不是各項(xiàng)分效率。（1） 試求下列各經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：1） 汽輪發(fā)電機(jī)組的汽耗量、汽耗率、熱好量、和熱耗率；2） 鍋爐設(shè)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(biāo)準(zhǔn)供電煤耗率； （2）討論這些指標(biāo)之間的關(guān)系，指出那些指標(biāo)是較完善的，為什么？ 　　　解：根據(jù)鍋爐和汽輪機(jī)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(jī)組的經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 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(shè)備的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo) == (kj/h)標(biāo)準(zhǔn)煤耗量 B=Qb/Ql =(3)發(fā)電廠主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)煤耗量 =[g標(biāo)準(zhǔn)煤/] 標(biāo)準(zhǔn)供電煤耗率 =388/()=417[g標(biāo)準(zhǔn)煤/] 12.　某凝汽式發(fā)電廠共裝有４臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組，其中３臺(tái)容量為50MW,１臺(tái)容量為100MW，已知該廠的年設(shè)備利用小時(shí)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(diǎn)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(duì)外供熱，這種聯(lián)合生產(chǎn)過(guò)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(fèi)用所占的比重很大，因此熱電廠的總熱耗分配方法對(duì)電熱售價(jià)有很大影響。而作功能力法具有較為完善的熱力學(xué)理論基礎(chǔ)，但使用上極不方便，因而后兩種方法未得到廣泛的應(yīng)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(jì)指標(biāo)，只能采用熱電廠總的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和熱電廠分項(xiàng)計(jì)算的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。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(jì)指標(biāo)？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(guān)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(gè)生產(chǎn)過(guò)程的熱經(jīng)濟(jì)性?？捎盟治鰺犭姍C(jī)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(jì)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(dāng)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(shí)，只有熱化發(fā)電比[X]很大時(shí)，才開始節(jié)省燃料；由于熱電廠的熱負(fù)荷一般具有季節(jié)性，而熱電廠在低熱負(fù)荷時(shí)運(yùn)行其X值較小，所以不易取得經(jīng)濟(jì)效益。它主要決于與熱負(fù)荷的大小和特性，還要考慮建熱電廠初投資較大，周期較長(zhǎng)；而且還要在熱負(fù)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(yīng)。 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(biāo)準(zhǔn)煤耗量；（２） 發(fā)電方面和供熱方面的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（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(jī)的參數(shù)，查焓熵圖得 h0=3312kj/kg 供熱機(jī)組的汽耗量 機(jī)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(biāo)準(zhǔn)煤耗量 =(t/h)(2) a. 發(fā)電方面的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 發(fā)電熱效率：= 發(fā)電方面熱耗率=3600/=(kj/) 發(fā)電方面標(biāo)準(zhǔn)煤耗率 =(kg/)b. 供熱方面的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)供熱熱效率: =供熱標(biāo)準(zhǔn)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(bǔ)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(duì)外供汽的凝結(jié)水全部返回。 對(duì)于電廠實(shí)際循環(huán)熱效率，即汽輪機(jī)絕對(duì)內(nèi)效率。2． 影響提高蒸汽初參數(shù)的主要技術(shù)因素有哪些？均適用于供熱機(jī)組嗎？　答：主要技術(shù)因素有：（1） 提高蒸汽初溫度，要受制造動(dòng)力設(shè)備鋼材性能的限制；當(dāng)溫度升高時(shí)，鋼的強(qiáng)度極限、屈服點(diǎn)、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(huì)降低金屬的強(qiáng)度?！?duì)于供熱機(jī)組因抽汽供熱量較大、凝汽流較小，所以除對(duì)終端濕度要略放寬外，其它影響同凝汽機(jī)組。只有將節(jié)省燃料和投資增加因素進(jìn)行綜合比較，才可作出經(jīng)濟(jì)上最佳蒸汽初參數(shù)配合選擇的結(jié)論。而實(shí)際的最佳中間再熱壓力值應(yīng)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。 已知　tc=tc1+t + t 其中 t＝tc2tc1　 式中t是冷卻水進(jìn)、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(jìn)、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(guān)。當(dāng)tc1一定，汽輪機(jī)Dc不變時(shí)，背壓只與凝汽器冷卻水量G有關(guān)。 用熱量法分析，汽輪機(jī)回?zé)岢槠龉]有冷源損失，使凝汽量減少；從而減少了整機(jī)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(jí)最佳分配基礎(chǔ)上的值；換言之，最佳給水溫度是各級(jí)最佳分配的必然結(jié)果。（2） 若忽略各級(jí)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(jí)加熱器水的焓升相等，簡(jiǎn)稱為平均分配法。經(jīng)濟(jì)上最佳回?zé)釁?shù)的選擇，主要取決于煤鋼的比價(jià)和設(shè)備的投資，并與機(jī)組容量和設(shè)備利用率有關(guān)。=3395 kj/kg hc=2006 kj/kg hc39。 解: 根據(jù)機(jī)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(shí)將初溫提高到535℃，對(duì)凝汽式汽輪機(jī)和背壓式汽輪機(jī)的影響程度如何？ 解 根據(jù)機(jī)組參數(shù)查焓熵圖和水蒸氣表得(1) 對(duì)凝汽式汽輪機(jī)：　 h0=3310kj/kg h039。=2875kj/kg hfw= 設(shè)計(jì)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(duì)變化率為 =% 由上式計(jì)算可見,改變初溫初壓后對(duì)背壓式機(jī)組影響較大 14. 當(dāng)夏季水溫升高時(shí)，試分析凝汽器的真空變化對(duì)高參數(shù)和中參數(shù)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響。=2115kj/kg h,fw= 則 = = 則效率相對(duì)變化為 =%(2) 對(duì)中參數(shù)機(jī)組 根據(jù)機(jī)組參數(shù)查焓熵圖和水蒸氣表得