15. 将3kg95℃的水与2kg20℃的水混合，其最后温度必趋于一致，试以火用方法计算混合引起的火用损失。 解: 95℃水的焓熵值为 h1=377.0kj/kg s1=1.1925kj/kg.k e1=(h1-Tens1)-(hen-Tensen)
20℃水的焓熵值为 h2=84.0kj/kg s2=0.2963kj/kg.k e2=(h2-Tens2)-(hen-Tensen) 混合后水的焓熵值为
h=(m1h1+m2h2)/(m1+m2)=(3?337+2?84.0)=259.8kj/kg s=0.8929 kj/kg.k
混合后水的火用值为 e=(h-Tens)-(hen-Tensen) 混合后水的火用损失为?e =m1e1+m2e2-(m1+m2)e
=3(h1-Tens1)+2(h2-Tens2)-5(h-sTen) =3?337+2?84.0-5?272.1-Ten(3s1+2s2-5s) =0.2944Ten
第二章 凝汽式发电厂极其热经济性
思考题及习题
1. 为什么纯凝汽式汽轮发电机的汽耗率小于回热式汽轮发电机的汽耗率,而热耗率则大于回热式？
答：在机组功率相同的条件下，由于回热抽汽的作功不足使机组的发电功率减少,若保持功率不变，
则必需增大机组的汽耗量D0 和汽耗率d0。 回热式汽轮发电机组的 q0?3600?i?m?g3600r [kj/kw.h]
纯凝汽式汽轮发电机组的 qco??i?m?g[kj/kw.h]
因为?ri??i 所以 q0 ???????2． 回热与回热再热实际循环热效率及其它一些热经济指标的计算有何异同之处？ 答：机组采用回热再热与只采用回热时的热经济指标计算其不同点就是在机组的焓降中增加了中间再 热量?qrh，计算式的其它表达方式完全相同。 3 用热量法和火用方法计算发电厂热功转换过程的损失和热经济性，结果有何不同？ 用热量法和火用方法计算电厂的总热效率和总火用效率值基本相同,但不同方法计算的各部位损失的大小和方向不同。用热量法计算时,汽轮机的冷源损失?Qc,是所有热损失中最大的,而锅炉的换热损失则较小,而用火用方法计算时其火用损失最大处是在锅炉而不是在凝汽器中的火用损失，这主要是因为锅炉内存在巨大的换热温差?Tb所导致锅炉的Eb 远大于?Et和?Ec.因此要提高电厂的经济性，必须设法降低电厂能量转换过程中各环节的不可逆性,特别是减少锅炉的巨大的换热温差?Tb。 4 简述凝汽式电厂的热经济指标中那几个是主要的？它们之间的关系是什么？ 答： 凝汽式发电厂的热经济性指标主要的有: 汽耗(量、率)、热耗(量、率)、 煤耗(量、率) nss 和全厂毛、净效率等。其中汽轮发电机组的q0发电厂的?cp, ?cp,和b,bn为主要热经济指标。它们之间具有互换计算的关系。 5 为什么说标准煤耗率是一个较完善的热经济指标？ 答：由煤耗率的表达式b=3600/Qb?cpkg/(kw.h)可看出煤耗率除与全厂热效率cp有关外,还与煤的低 s 位发热量Qb有关,为使煤耗率能作为各电厂之间的比较指标，采用了”标准煤耗率”b作为通用的热经 s 济指标,即b=3600/29270?cp,由于?cp反映了能量转换的全过程,故标准煤耗率是一个较完善的热经济指标。 6 在什么条件下可用汽耗率来衡量电厂的热经济性？什么条件下不能用汽耗率来衡量？ 答：汽耗率的表达式为 d=3600/?im =3600/q0im (?I为1kg新汽实际做的功量)由表式可看出,汽耗率不直接与热效率有关,而主要取决于1kg新汽实际做的工量?I,所以只有当q0一定时,d才能作为热经济指标,否则不能。 7 试以汽轮机理想焓降H0，凝汽器热损失qca=hca-hwc和?ri、?g、?m表示简单凝汽式汽轮机组的热耗率q0，说明q0与上面各因素的关系。 答：简单凝汽式汽轮机组的热耗率为q0=3600/理想循环的热效率为?t=H0/H0+qca代入上式可得 q0?ri m ?t?g[kj/kw.h] 3600(H0?qca)3600(H0?hca?hwc) ?H0?ri?m?gH0?m?ri?g 由上式看出,理想焓降越大,则q0越小,且q0随给水焓的提高及各热效率的提高而减少。 8. 一台200MW汽轮发电机组，若热耗率下降4.1816kj/(kw.h)，年运行小时数n=6000h，试问一年节约 多少标准煤? 解: 一台200MW汽轮发电机组一年的发电量为 W=(200?10?6000?3600)/(3600?1000)=12?10(kw.h) 6 8 故一年内节约标准煤 ?B=(W?4.1816)/Ql=12?108?4.1816/29280=171.44吨 9. 凝汽式发电厂的热效率由六项分效率连乘而得，每一部分将造成热损失，这些热损失占全厂热损失的百分数是否是各项分效率？各部分的百分数和各项分效率的用处有和不同？ 答：热损失占全厂热耗量的百分数不是各项分效率。各部分损失的百分数用 于表明各部分热量损 失的大小，而各项分效率表明各部分能量转换或传递能量的完善程度。 10． 某凝汽式发电厂的热耗率为10764.3kj/(kw.h)，生产过程中每发1kw.h电各处的损失为：锅炉设 备971.3kj、主蒸汽管道96.3kj、凝汽器4777.14kj、机械损失113kj、发电损失75.4kj。试求发电机组的绝对内效率和发电厂的效率 汽轮发电机组的绝对内效率为 ?i?1??qc??qm??qgqcp??qb??qp?1?4777.14?113?75.4?48.79% 10764.3?971.3?96.7 发电厂的效率为 ?cp?qcp??qb??qp??qc??qm??qgqcp?10764.3?971.3?96.3?4777.14?113?75.4?43.95764.3 11.若汽轮发电机组按朗肯循环工作，有关参数为pb=13.83Mpa、tb=540℃、p0=12.75Mpa、t0=535℃、 pc=0.0049Mpa、?b=0.88、?ri=0.86、?g=0.985、?m=0.985、?ap不计泵效率。 （1） 试求下列各经济指标： 1） 汽轮发电机组的汽耗量、汽耗率、热好量、和热耗率； 2） 锅炉设备的热耗量、煤耗量； 3） 发电厂的热耗量、热耗率、热效率、和标准供电煤耗率； （2）讨论这些指标之间的关系，指出那些指标是较完善的，为什么？ 解：根据锅炉和汽轮机的参数，从水蒸汽表及焓熵图中查得 hb=3440kj/kg h0=3430 kj/kg hca=2005 kj/kg hwc=136.5 kj/kg (1) 汽轮发电机组的经济指标 汽耗量 D?3600?200?10003600Pel= )?0.86?0.985?0.985(h0?hca)?ri?m?g(3430?2005 =605545（kg/h） 汽耗率 d0=D0/Pel=605545/200000=3.03[kg/(kw.h)] 热耗量 Q0=D0(h0-hwc)=605545? (3430-136.5 )=1994.6?10(kj/h) 6 热耗率 q0=d0(h0-hwc)=3.00? (3430-136.5)=9971.8[kj/kw.h] (2)锅炉设备的热经济指标 Qb?D0(hb?hwc)605545(3440?136.5)6 ==2273.20?10(kj/h) 0.88?b6 标准煤耗量 B=Qb/Ql =2273.20?10/29270?10=77.6t/h (3)发电厂主要热经济指标 管道效率 ?p? 热耗率 h0?hwc =(3430-136.5)/(3440-136.5)=0.9969 hb?hwc qcp? 热耗量 q0?b?o= 9971.8=11366.83[kj/kw.h] 0.9969?0.88 Qcp=BQl=2273l.20?10(kj/h) 热效率 ?cp?6 3600pel3600pel==3600/qcp=3600/11366.83=0.317 BQlQcp0.123 发电标准煤耗量 bs??cp=0.123?10/0.317=388[g标准煤/kw.h] 3 标准供电煤耗率 Bbs b?=388/(1-0.07)=417[g标准煤/kw.h] ?P?Pab1??absn12. 某凝汽式发电厂共装有４台汽轮发电机组，其中３台容量为50MW,１台容量为100MW，已知该厂的年 设备利用小时数为n=5500h/a，假定全厂的总效率?cp=0.342，所用燃料的低位发热量为23446kj/kg。 试求平均每昼夜所需的燃料量 解 4台机组的年发电总能量为 Qa=3Q1a+Q2a=(3?50?10+100?10)3600?5500=4.95?10 kj 3 3 12 则平均每昼夜所需的燃料量为 Qa4.95?1012 m?=1691.3吨 ?33365?cpQl?10365?0.342?23446?1013. 已知某汽轮发电机组的有关参数：p0=3.34Mpa、t0=435℃、d0=4.7kg/(kw.h)、tfw=150℃、pfw=4.9Mpa， 若?b?p=0.88，试求该机组的绝对电效率和电厂的煤耗率。 解： 根据锅炉和汽轮机参数，从水蒸汽表和焓熵图查得 h0=3306kj/kg hfw=634.9kj/kg 汽轮发电机组的热耗率为 q0=d0(h0-hfw)=4.7?(3306-634.9)=12554.17[kj/kw.h] 则发电厂的热耗率为 qcp?q0?b?o=12554.17/0.88=14266.10[kj/kw.h] 发电厂热效率 ?cp?3600pel3600pel==3600/qcp=3600/14266.10=0.252 BQlQcp0.123 发电标准煤耗量 bs??cp=0.123?1000/0.252=487.4[g标准煤/kw.h] 又?cp??b?p?el 故该机组的绝对电效率为 ?el??cp=0.252/0.88=0.286 ?b?p3 6 14 某电厂燃用 Ql=20515kj/kg的煤，B=148.5?10t/a，发出电量 W=200?10(kw/a)，厂用电率?ap=0.07， 试求供电的标准煤耗率 . 解 ?cp?3600pel3600pel= BQQcpl 发电标准煤耗量 0.1230.123BQl b?== 3600Pel?cps0.123?148.5?10310320515 3600?200?103 =0.520[kg标准煤/kw.h] 标准供电煤耗率 Bbs b?=520/(1-0.07)=559.1[g标准煤/kw.h] ?P?Pab1??absn15. 某凝汽式发电厂装有两台300MW汽轮发电机组，年设备利用小时数n=6000h,机组的热耗率q0=7954.9kj/(kw.h), ?p=0.98,?b=0.91，全年供电W=337680万kW.h，试求： （１） 厂用电率和供电标准煤耗率； （２） 平均每天烧的煤多少吨； （３） 若某项革新使机组的热耗率降低4.1868kj/kW.h，全年节约多少标准煤？ 解 发电厂主要热经济指标 电厂热耗率 qcp?q0?b?o=7594.9/(0.91x0.98)=8920.04[kj/kw.h] 电厂热效率 ?cp?3600pel3600pel==3600/qcp=3600/8920.04=0.414 BQlQcp 电厂供电热效率