热力发电厂习题解答
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《热力发电厂》习题解答
第一章 发电厂热力进程的理论基础试探题及习题
1．对发电厂热功转换成效做出全面正确的评判,什么缘故必需成立在热力学第必然律和第二定律基础之上?
答：热力学第必然律是从能量转换的数量关系来评判循环的热经济性；它可对各类理想循环进行分析，而实际的各类热力循环中都存在缘故不同的不可逆损失，找出这些损失的部件、大小、缘故、及其数量关系，提出减少这些不可逆损失的方法，以提高实际循环热效率就应采纳以热力学第二定律为基础的方式来完成。因此对发电厂热功转换成效作出全面的评判，必需成立在热力学第必然律和第二定律 的基础之上。
2．评判实际热力循环的方式有几种？它们之间有什么区别和联系？
答：评判实际热力循环的方式有两种：一种是热量法（既热效率法），另一种是火用 （ 或熵）方式。热量法是以热力学第必然律为基础。用能量的大体特性提出热力循环能量转换的数量关系的指标，着眼于能量数量上的平稳分析，它要紧通过计算各类设备及全厂的热效率来评判实际循环的好坏。这种评判方式的实质是能量的数量平稳。火用方式是以热力学第一，第二定律为依据，不仅考虑能量的数量平稳关系，也考虑循环中不可逆性引发作功能力损失的程度。它是一种具有特定条件的能量平稳法，其评判的指标是火用效率，这种评判方式实质是作功能力的平稳。两种方式之间的区别：热量法考虑热的数量平稳关系，而火用方式不仅考虑热的量，而且也研究其质的数量关系，即热的可用性与它的贬值问题。因此，两种方式所揭露出来的实际动力装置不完善性的部位、大小、缘故是不同的。
3．热量火用和工质火用的含义和区别？什么缘故说火用可作为一个状态参数？
答：温度为T的恒温热源释放热量q，那么q在热源温度T和环境温度Ten之间实现卡诺循环时所做的最大技术功，称为热量火用。在发电厂的绝大部份热力设备中，工质都是在稳固流动中，流体由状态（p1,t1）可逆的变到与环境状态（pen,ten）时所做的最大技术功，称为工质火用，而二者均以环境状态为转变的基础，而只是热源的性质不同。由火用的概念可见，当环境温度Ten为常数时，火用只是热源温度T或工质入口状态（p1,t1）的函数。故火用也可做为一个状态参数。
4．对同一热力进程，用热量法和火用方式进行计算，其热效率和火用效率什么缘故会不一样？试以节流进程为例说明。
答：热量法是以热力学第必然律（能量传递和转换的数量平稳关系）为基础，从能量的大体特性提出评判热力循环的指标，着眼于能量数量上的分析。火用方式是以热力学第一、二定律为依据，研究循环中的不可逆性引发的做功能力损失的程度。故热效率和火用效率的计算标准不同，故其计算结果也会不同。
关于节流进程用热量法计算的热效率为：
%100%1000pppppQQQQQ（其中pQ为节流进程中热量损失）
关于节流进程用火用方式计算的火用效率为
%100%100inpininoutexpeEeee
上式中pppTEenp11ln4479.0[KJ/kg·k]
5．汽轮机膨胀进程中的不可逆性引发的热损失和火用损失是不是相等？什么缘故？何者大？并在T-s图上表示之。
答：汽轮机膨胀进程中的不可逆性引发的热损失和火用损失是不相等。因为它们的计算方式不同。热量损失要较火用损失大
Ten T
ｓ cQ
cE
6.写动身电厂几种典型的不可逆进程的火用损失和熵增的表达式。
答：1）有温差的换热进程
火用损失)()1()1(qbabaenqbenqaendTTTTTdTTdTTE
= sTTdTTTTenbqben))(([kj/kg]
熵增))((bqbTdTTTs[kj/]
2）有压降的绝热节流进程
火用损pppARTEen11ln[kj/kg]
熵增pppARs11ln[kj/]
3） 两种介质混合进程
火用损E=Ten[(m1+m2)Smix-m1s1-m2s2](kj/kg)
熵增s(m1+m2)Smix-m1s1-m2s2 [kj/]
7． “传热温差越大，火用损越大“，这和传热学中”传热温差越大，传热成效越好“是不是矛盾？什么缘故？
答：不矛盾。这是一种物理现象中两个不同研究方向。前者要紧研究进程的不可逆性大小，而后者那么是研究换热量的大小。
8． 温差是造成换热进程中不可逆损失的缘故，因此应尽可能减少传热温差，试以发电厂热力进程、热力系统和热力设备结构上的实际说明如何利用这一原理来提高热经济性的。
答：如锅炉的打礁，过热器再热气的吹灰，和凝汽器的清洗等。
9． 朗肯循环假设考虑汽轮机的相对内效率ri和水泵效率pu时，汽轮机的绝对内效率i如何用各点的焓来表示？（T-s图）
二、2’——汽轮机理想排汽焓和实际排汽焓
五、5’——泵出口的理想给水焓和实际给水焓
10． 热力发电厂要紧有哪些不可逆损失？如何减少这些进程的不可逆损失以提高热经济性？
答：要紧不可逆损失有
1）锅炉内有温差换热引发的不可逆损失；可通过炉内打礁、吹灰等方法减少热阻减少不可逆性。
2）主蒸汽中的散热和节流引发的不可逆性；可通过保温、减少节流部件等方式来减少不可逆性。
3）汽轮机中不可逆膨胀引发的不可逆损失；可通过优化汽轮机结构来减少不可逆性。
4）锅炉散热引发的不可逆损失；可通过保温等方法减少不可逆性。
5）凝汽器有温差的换热引发的不可逆损失；可通过清洗凝汽器减少热阻以减少不可逆性。
11． 某一朗肯蒸汽循环，汽轮机进汽参数为：p0=,温度为t0=435℃,排气压力pc=,环境温度为ten=0℃，环境压力为pen=,试求：
（1）朗肯循环的热效率；
（2）同温限的卡诺循环的热效率；
（3）该朗肯循环与温限、吸热量相同的卡诺循环相较熵增及火用的损失？
解：依照机组参数查焓熵图和水蒸汽图表可得
h0=3310kj/kg hc=2110 kj/kg hc‘ = kj/kg tc’= kj/kg sc= kj/kg s1‘= kj/kg.
（1） 郎肯循环的热效率为 T
S 1 1’
2 2’
3 5 5’ 4 ctchhhch'00=7137331021103310=
（2）同温限卡诺循环热效率为
11TTctc=1-+273)/(435+273)=
（3）对卡诺循环：熵增为
kkgkjTchhs./48.42374357.1373310'0
火用损失为kkgkjsTEen./04.122348.4237
（4）对朗肯循环
熵增为'1sscs=
火用损失为kkgkjsTEen./99.17802735328.6
12． 某一火力发电厂按朗肯循环工作，已知汽轮机的参数p0=,温度为t0=535℃,排气压力pc=,不计水泵的焓升，试求：
（1） 此理想朗肯循环的平均吸热温度和平均放热温度；
（2） 用平均吸热温度和平均放热温度的概念求理想循环的热效率；
解：
（1）由焓熵图可查的
h0=3310 kj/kg hc=2065kj/kg tc=32.90℃
s‘2=kg
由饱和水蒸汽表查得
h’1= s’1= kj/kg.
故平均吸热温度为 KTTTTTavecc93.516)2739.32273535ln(9.325351)ln(00
平均放热温度为T=t+273=+273=
(2)理想循环的效率为
TaveTtc1==%
13．假设某发电厂锅炉出口的蒸汽参数pb=，tb=550℃,pfw=,tfw=33℃,锅炉燃烧平均温度为2000K，锅炉效率b=，假设环境压力为pen=，环境温度为10℃，试求:
锅炉入口的工质火用，并用火用方式求锅炉的火用损失和火用效率。
解：
查饱和水与过热蒸汽表得
hfw= kj/kg sfw= kj/
hen=kg sen=
故工质入口火用为
ein=(hfw-Tensfw)-(hen-Tensen)
= =kg
由焓熵图查得出口工质的焓熵值
hb=3435kj/kg sb=
故工质出口火用为
eout=(hb-Tensb)-(hen-Tensen)
=- =kg
产生1kg蒸汽所需的热量为
91.049.1533435bfwbbhhq=kg
锅炉热源的热量火用为
bqqe(1-Ten/Tg)= =kg
锅炉火用损失为 eb=eq+ein-eout=+ 锅炉火用效率为
55.208.30958.1623inqoutexbeee%
14. 假设已知pb=,tb=450℃,p0=,t0=435℃,试计算每千克蒸汽在主蒸汽管道中的火用损失，并将此火用损失在T-s图上表示出来。
解：依照参数在焓熵图中查得
hb=3335kj/kg sb =
h0=3305 kj/kg s0=
锅炉出口蒸汽火用值为
eb=(hb-Tensb)-(hen-Tensen)
汽轮机入口蒸汽火用值为
e0=(h0-Tens0)-(hen-Tensen) 故主蒸汽管道中火用损失
ep=(hb-Tensb)-(h0-Tens0)
=(hb-h0)-Ten(s0-sb)=(3335-3305)+Ten =30+
15. 将3kg95℃的水与2kg20℃的水混合，其最后温度必趋于一致，试以火用方式计算混合引发的火用损失。
解: 95℃水的焓熵值为 h1=kg s1=
e1=(h1-Tens1)-(hen-Tensen)
20℃水的焓熵值为 h2=kg s2=
e2=(h2-Tens2)-(hen-Tensen)
混合后水的焓熵值为
h=(m1h1+m2h2)/(m1+m2)=(3337+/（3+2）=kg
s= kj/
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) S T Ten
