熱力發(fā)電廠習(xí)題

1、一、問答題：1.為什么純凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)的汽耗率大于回?zé)崾狡啺l(fā)電機(jī)的汽耗率,而熱耗率則小于回?zé)崾剑?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。 回?zé)崾狡啺l(fā)電機(jī)組的 kj/kw.h 純凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組的 kj/kw.h 因?yàn)?所以 q0<qc0 這說明在其它條件相同的情況下，由于機(jī)組采用了回?zé)峒訜幔瑴p少了冷源損失，提高了給水溫度，與純凝汽機(jī)組相比熱耗率q0降低，提高了熱經(jīng)濟(jì)性。2. 用熱量法和火用方法計算發(fā)電廠熱功轉(zhuǎn)換過程的損失和熱經(jīng)濟(jì)性，結(jié)果有何不同？答：用熱量法和火用方法計算電廠的總熱效率和總

2、火用效率值基本相同,但不同方法計算的各部位損失的大小和方向不同。用熱量法計算時,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?yàn)殄仩t內(nèi)存在巨大的換熱溫差Tb所導(dǎo)致鍋爐的Eb 遠(yuǎn)大于Et和Ec.因此要提高電廠的經(jīng)濟(jì)性，必須設(shè)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。3. 為什么說供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率是熱力發(fā)電廠最完善熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)？答：由煤耗率的表達(dá)式b=3600/Qbcpkg/(kw.h)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

3、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)換的全過程,故標(biāo)準(zhǔn)煤耗率是一個較完善的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。4. 實(shí)際熱力循環(huán)的方法有幾種？它們之間有什么區(qū)別和聯(lián)系？ 答：評價實(shí)際熱力循環(huán)的方法有兩種：一種是熱量法（既熱效律法），另一種是火用 （ 或熵）方法。熱量法是以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)。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，它主要通過計算各種設(shè)備及全廠的熱效率來評價實(shí)際循環(huán)的優(yōu)劣。這種評價方法的實(shí)質(zhì)是能量的數(shù)量平衡?；鹩梅椒ㄊ且詿崃W(xué)第一，第二定律為依據(jù)，不僅考慮能量的數(shù)量平衡關(guān)

4、系，也考慮循環(huán)中不可逆性引起作功 能力的損失的程度 。它是一種具有特定條件的能量平衡法，其評價的指標(biāo)是火用效率，這種評價方法實(shí)質(zhì)是作功能力的平衡。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題。因此，兩種方法所揭示出來的實(shí)際動力裝置不完善性的部位、大小、原因是不同的。5. 汽輪機(jī)膨脹過程中的不可逆性引起的熱損失和火用損失是否相等？為什么？何者大？并在T-s圖上表示之。 答：汽輪機(jī)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。因?yàn)樗鼈兊挠嬎惴椒ú煌?。熱量損失要較火用損失大TsTen6. “傳熱溫差越大，火用

5、損越大“，這和傳熱學(xué)中”傳熱溫差越大，傳熱效果越好“是否矛盾？為什么？ 答：不矛盾。這是一種物理現(xiàn)象中兩個不同研究方向。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。7. 熱力發(fā)電廠主要有哪些不可逆損失？怎樣減少這些過程的不可逆損失以提高熱經(jīng)濟(jì)性？答：主要不可逆損失有1） 鍋爐內(nèi)有溫差換熱引起的不可逆損失；可通過爐內(nèi)打礁、吹灰等措施減少熱阻減少不可逆性。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。3） 汽輪機(jī)中不可逆膨脹引起的不可逆損失；可通過優(yōu)化汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)來減少不可逆性。4） 鍋爐散熱引起的不可逆損失；可通過保溫等措施減少不可逆性。

6、5） 凝汽器有溫差的換熱引起的不可逆損失；可通過清洗凝汽器減少熱阻以減少不可逆性。8. 提高蒸汽初溫度和初壓力對發(fā)電廠理想循環(huán)和實(shí)際循環(huán)的影響有什么不同？ 答：對于發(fā)電廠理想循環(huán),當(dāng)提高初溫和初壓時,可以使整個吸熱過程中平均溫度提高,從而使其等效的卡諾循環(huán)效率提高,即提高了蒸汽循環(huán)熱效率。 對于電廠實(shí)際循環(huán)熱效率，即汽輪機(jī)絕對內(nèi)效率。當(dāng)初參數(shù)提高時，它有不同的變化方向；對蒸汽流量較大的大容量汽輪機(jī)，提高，降低很??；因此提高蒸汽的初參數(shù)可以提高汽輪機(jī)的。對于蒸汽流量較小的小容量汽輪機(jī)，的降低可能大于熱效率的提高，此時提高蒸汽的初參數(shù)會降低汽輪機(jī)的，從而多耗燃料并使設(shè)備復(fù)雜、造價提高。所以，只有當(dāng)

7、汽輪機(jī)容量較大時，采用高參數(shù)才能提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。9. 為什么中間再熱壓力有一最佳值？如何確定再熱蒸汽壓力和再熱后溫度？它與那些技術(shù)因素有關(guān)？ 答：當(dāng)Prh選的過低時，由于附加循環(huán)平均吸熱溫度低于基本循環(huán)的平均吸熱溫度Tav使整個再熱循環(huán)效率下降。反之，如Prh選的過高，雖然附加循環(huán)的吸熱平均溫度高于的數(shù)值可能很大；但此時因附加循環(huán)熱量占整個循環(huán)的份額很小，而使中間再熱作用甚微，甚至失去中間再熱作用。由此可見，對于每一個中間再熱后的溫度都相應(yīng)存在一個中間再熱最有利的再熱壓力值，此時中間再熱循環(huán)效率最高，這一壓力值稱為熱力學(xué)上最佳中間再熱壓力。而實(shí)際的最佳中間再熱壓力值應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。

8、 提高再熱后的溫度trh有利于增加附加循環(huán)吸熱過程平均溫度，因此希望Trh越高越好；但它受再熱方法和所采用鋼材的限制，中間再熱后溫度trh一般選擇等于蒸汽初溫度的值。10. 降低凝汽式發(fā)電廠的蒸汽終參數(shù)在理論上和技術(shù)上受到什么限制？凝汽器的最佳真空是如何確定的？ 答：雖然降低蒸汽終參數(shù)是提高機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的一個很有效的手段,但它的降低卻受到理論上和技術(shù)上兩方面的限制。 汽輪機(jī)的pc降低,取決于凝汽器中排汽凝結(jié)水的溫度tc的降低。 已知tc=tc1+t + t 其中 ttc2-tc1 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011 ； tc1,tc2為冷卻水進(jìn)、出口

9、溫度，；t為凝汽器的端差,t = tc-tc2,它與凝汽器的面積、管材、冷卻水量等有關(guān)。t一般為3-10。由上式可見，冷卻水進(jìn)口水溫度tc1受自然環(huán)境決定， 是降低pc的理論限制；而冷卻水量不可能無限多，凝汽器面積也不可能無限大，汽輪機(jī)末級葉片不能太長限制了末級通流能力，均是降低pc的技術(shù)限制。最佳真空，是在汽輪機(jī)末級尺寸，凝汽器面積一定的情況下，運(yùn)行中循環(huán)水泵的功耗與背壓降低機(jī)組功率增加間的最佳關(guān)系。當(dāng)tc1一定，汽輪機(jī)Dc不變時，背壓只與凝汽器冷卻水量G有關(guān)。當(dāng)G增加時，汽輪機(jī)因背壓降低增加的功率Pe與同時循環(huán)水泵耗功也增加的Ppu差值最大時的背壓即為最佳真空。二、計算題：1、某一朗肯蒸汽

10、循環(huán)，汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)為：p0=3.495Mpa,溫度為t0=435,排氣壓力pc=4.99Mpa,環(huán)境溫度為ten=0，環(huán)境壓力為pen=0.0998Mpa,試求：（1） 朗肯循環(huán)的熱效率；（2） 同溫限的卡諾循環(huán)的熱效率；（3） 該朗肯循環(huán)與溫限、吸熱量相同的卡諾循環(huán)相比熵增及火用的損失？解：根據(jù)機(jī)組參數(shù)查焓熵圖和水蒸汽圖 表可得h0=3310 kj/kg hc=2110 kj/kg hc =133.7 kj/kg tc=32.90 kj/kg sc=7.0 kj/kg s1=0.4762 kj/kg.（1） 郎肯循環(huán)的熱效率為=0.378（2）同溫限卡諾循環(huán)熱效率為=1-(32.9+273

11、)/(435+273)=0.568（3）對卡諾循環(huán)：熵增為 火用損失為（4）對朗肯循環(huán) 熵增為7-0.4762=6.5238kj/kg.k 火用損失為2、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=12.7599Mpa,溫度為t0=540,排氣壓力pc=4.99Mpa,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=32.90 s2=6。75kj/kg 由飽和水蒸汽表查得 h1=137.7kj/kg.k s1=0.4

12、762 kj/kg.故平均吸熱溫度為   平均放熱溫度為 T=t+273=32.9+273=305.9K (2)理想循環(huán)的效率為 =1-305.9/516.93=40.8%3、若已知pb=3.9Mpa,tb=450,p0=3.4Mpa,t0=435,試計算每千克蒸汽在主蒸汽管道中的 火用損失，并將此火用損失在T-s圖上表示出來。 解：根據(jù)參數(shù)在焓熵圖中查得 hb=3335kj/kg sb =6.96kj/kg.k h0=3305 kj/kg s0=7.0kj/kg.k 鍋爐出口蒸汽火用值為 eb=(hb-Tensb)-(hen-Tensen) 汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽火用值為 e0=(h0-T

13、ens0)-(hen-Tensen) 故主蒸汽管道中火用損失 ep=(hb-Tensb)-(h0-Tens0) =(hb-h0)-Ten(s0-sb)=(3335-3305)+Ten(7.0-6.96) =30+0.047TenSTTTen4、 一臺200MW汽輪發(fā)電機(jī)組，若熱耗率下降4.1816kj/(kw.h)，年運(yùn)行小時數(shù)n=6000h，試問一年節(jié)約多少標(biāo)準(zhǔn)煤? 解: 一臺200MW汽輪發(fā)電機(jī)組一年的發(fā)電量為 故一年內(nèi)節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 =(W4.1816)/Ql=121084.1816/29280=171.44噸 5、某凝汽式發(fā)電廠的熱耗率為10764.3kj/(kw.h)，生產(chǎn)過程中每發(fā)1k

14、w.h電各處的損失為：鍋爐設(shè)備971.3kj、主蒸汽管道96.3kj、凝汽器4777.14kj、機(jī)械損失113kj、發(fā)電損失75.4kj。試求發(fā)電機(jī)組的絕對內(nèi)效率和發(fā)電廠的效率? 解：汽輪發(fā)電機(jī)組的絕對內(nèi)效率為 發(fā)電廠的效率為 根據(jù)鍋爐和機(jī)參數(shù)查焓熵圖和水蒸氣表得 鍋爐出口: hb=3450 kj/kg 高壓缸進(jìn)口:h0=3455 kj/kg ht0=2955 kj/kg hrh=3023.6 kj/kgv 再熱器出口:hrh=3550 kj/kg 中壓缸進(jìn)口:hrh=3545 kj/kg htrh=2955 kj/kg h,tc=2300 kj/kg（2）汽輪機(jī)主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下 汽耗量 =496.394(t/h) 汽耗率 do=D0/Pe=496394/200000=2.482 kg/(kw.h) 熱耗率Q0=D0h0-h,c+(h,rh-h,rh)