《熱力發(fā)電廠》復(fù)習(xí)題計算題和簡答題華電經(jīng)管

1、計算題： 3 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。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。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。4 某一朗肯蒸汽循環(huán)，汽輪機進(jìn)汽參數(shù)為：p0=3.495Mpa,溫度為t0=435,排氣壓力

2、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)/(435+273)=0.568（3）對卡諾循環(huán)：熵增為 火用損失為（4

3、）對朗肯循環(huán) 熵增為7-0.4762=6.5238kj/kg.k 火用損失為8. 一臺200MW汽輪發(fā)電機組，若熱耗率下降4.1816kj/(kw.h)，年運行小時數(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)電機組一年的發(fā)電量為 故一年內(nèi)節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤10 若汽輪發(fā)電機組按朗肯循環(huán)工作，有關(guān)參數(shù)為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不計泵效率。（1） 試求下列各經(jīng)濟指標(biāo)：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(shè)備的

4、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=136.5 kj/kg (1) 汽輪發(fā)電機組的經(jīng)濟指標(biāo) 汽耗量 = =605545（kg/h） 汽耗率 d0=D0/Pel=605545/200000=3.03kg/(kw.h) 熱耗量 Q0=D0(h0-hwc)=605545 (3430-136.5 )=1994.6106(kj/h) 熱耗率 q0=d0(h0-

5、hwc)=3.00 (3430-136.5)=9971.8kj/kw.h(2)鍋爐設(shè)備的熱經(jīng)濟指標(biāo) =2273.20106 (kj/h)標(biāo)準(zhǔn)煤耗量 B=Qb/Ql =2273.20106/2927010=77.6t/h(3)發(fā)電廠主要熱經(jīng)濟指標(biāo)管道效率 =(3430-136.5)/(3440-136.5)=0.9969 熱耗率 =11366.83kj/kw.h 熱耗量 Qcp=BQl=2273l.20106 (kj/h) 熱效率 =3600/qcp=3600/11366.83=0.317 發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗量 =0.123103/0.317=388g標(biāo)準(zhǔn)煤/kw.h 標(biāo)準(zhǔn)供電煤耗率 =388/(1-

6、0.07)=417g標(biāo)準(zhǔn)煤/kw.h 12.已知某汽輪發(fā)電機組的有關(guān)參數(shù)：p0=3.34Mpa、t0=435、d0=4.7kg/(kw.h)、tfw=150、pfw=4.9Mpa，若=0.88，試求該機組的絕對電效率和電廠的煤耗率。 解： 根據(jù)鍋爐和汽輪機參數(shù)，從水蒸汽表和焓熵圖查得 h0=3306kj/kg hfw=634.9kj/kg 汽輪發(fā)電機組的熱耗率為 q0=d0(h0-hfw)=4.7(3306-634.9)=12554.17kj/kw.h 則發(fā)電廠的熱耗率為 =12554.17/0.88=14266.10kj/kw.h 發(fā)電廠熱效率 =3600/qcp=3600/14266.10

7、=0.252 發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗量 =0.1231000/0.252=487.4g標(biāo)準(zhǔn)煤/kw.h 又 故該機組的絕對電效率為 =0.252/0.88=0.28614某凝汽式發(fā)電廠裝有兩臺300MW汽輪發(fā)電機組，年設(shè)備利用小時數(shù)n=6000h,機組的熱耗率q0=7954.9kj/(kw.h), p=0.98,b=0.91，全年供電W=337680萬kW.h，試求：（） 廠用電率和供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率；（） 平均每天燒的煤多少噸；（） 若某項革新使機組的熱耗率降低4.1868kj/kW.h，全年節(jié)約多少標(biāo)準(zhǔn)煤？ 解 發(fā)電廠主要熱經(jīng)濟指標(biāo) 電廠熱耗率 =7594.9/(0.91x0.98)=8920.04kj

8、/kw.h 電廠熱效率 =3600/qcp=3600/8920.04=0.414 電廠供電熱效率 =0.379 =1-0.379/0.404=0.063 發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率 =0.1231000/0.404=304.45g標(biāo)準(zhǔn)煤/kw.h 標(biāo)準(zhǔn)供電煤耗率 =304.45/(1-0.063)=325g標(biāo)準(zhǔn)煤/kw.h (2) 全年能耗 故平均每天燒煤 =3960.2(噸/天) (3) 全年共可節(jié)能 =Wq=3376801044.1868=1.411010kj 則共可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 =/(29270103)=1.411010/(292701000)=482.85噸16. 某300MW汽輪發(fā)電機組，制造廠提

9、供的機組保證熱耗值為8331.7kj/(kW.h)，但由于各種原因 使的在實際運行中熱耗率為8345.55 kj/(kW.h)，若年利用小時數(shù)為6000h，p=0.98,b=0.91問全年多耗標(biāo)準(zhǔn)煤多少噸？ 解 設(shè)計電廠熱耗率 =8331.7/(0.910.98)=9342.57kj/kw.h 實際電廠熱耗率 =8345.55/(0.910.98)= 9358.10 kj/kw.h 故電廠熱耗率值多耗 =qcp-qcp=9358.10-9342.57=15.53kj/kw.h 機組的發(fā)電量為W=3001036000=1.8109(kw.h) 則全年多耗標(biāo)準(zhǔn)煤=955噸17. 某200MW汽輪發(fā)

10、電機組，原設(shè)計參數(shù)為p0=12.75Mpa、t0=535、pc=0.0049Mpa、ri=0.882、mg=0.985。若將新汽壓力提高到16.2MPa，其它條件不變，試求該機組熱耗率的相對變化。 解： 根據(jù)機組參數(shù)查焓熵圖和水蒸氣表得 h0=3439kj/kg h0=3395 kj/kg hc=2006 kj/kg hc=1957 kj/kg hfw=136.2 kj/kg 在原設(shè)計參數(shù)下=0.434 將新汽壓力提高后=0.441則該機組設(shè)計參數(shù)的熱耗率為=9547.9kj/kw.h將新汽壓力提高后的熱耗率為=9396.3kj/kw.h則熱耗相對變化值為 =1.59%簡答題： 1. 提高蒸汽

11、初溫度和初壓力對發(fā)電廠理想循環(huán)和實際循環(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。 對于電廠實際循環(huán)熱效率，即汽輪機絕對內(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，提高，降低很??；因此提高蒸汽的初參數(shù)可以提高汽輪機的。對于蒸汽流量較小的小容量汽輪機，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)汽輪機容量較大時，采用高參數(shù)才能提高機組的熱經(jīng)濟性。2 影響提高蒸汽初參數(shù)的主要技術(shù)因素有哪些？

12、均適用于供熱機組嗎？答：主要技術(shù)因素有：（1） 提高蒸汽初溫度，要受制造動力設(shè)備鋼材性能的限制；當(dāng)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。所以，用提高蒸汽初溫來提高熱力設(shè)備的熱經(jīng)濟性，完全取決于冶金工業(yè)生產(chǎn)新型耐熱合金鋼和降低生產(chǎn)成本的方面發(fā)展。（2） 提高蒸汽的初壓力，除使設(shè)備壁厚和零件強度增加外，主要受汽輪機末級葉片容許最大濕度的限制。在其它條件不變時，對無中間再熱機組隨初壓力的提高，蒸汽膨脹終端濕度是不斷增加的；當(dāng)汽輪機蒸汽終端濕度超過容許值時，蒸汽水分對末級葉片不僅產(chǎn)生侵蝕作用、增加

13、蒸汽流動阻力，而且還可能發(fā)生沖擊現(xiàn)象，使汽輪機相對內(nèi)效率降低很多，并影響其安全性。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。3 發(fā)電廠蒸汽初參數(shù)的配合選擇都受到那些因素的制約？在實際工程中是如何選擇的？答：發(fā)電廠蒸汽初參數(shù)的配合選擇主要受汽輪機蒸汽終端濕度和設(shè)備金屬材料熱力性能的制約。 在實際工程中，要通過很復(fù)雜的技術(shù)經(jīng)濟比較后才能確定。因為提高初參數(shù)，一方面可以提高發(fā)電廠熱經(jīng)濟性，節(jié)約燃料；但另一方面則增加了設(shè)備投資費用。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)濟上最佳蒸汽初參數(shù)配合選擇的結(jié)論。4 為什么中間再熱壓力有一最佳值？如何

14、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。而實際的最佳中間再熱壓力值應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。 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

15、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。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)是提高機組熱經(jīng)濟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

16、。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，是在汽輪機末級尺寸，凝汽器面積一定的情況下，運行中循環(huán)水泵的功耗與背壓降低機組功率增加間的最佳關(guān)系。當(dāng)tc1一定，汽輪機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。6 給水回?zé)峒訜崮芴岣哐h(huán)熱效率的根本原因是什么？給水回?zé)峒訜崮芴岣哐h(huán)熱效率的根本原因是減少冷源損失。 用做功能力法分析，回?zé)崾菇o

17、水溫度提高，提高了工質(zhì)在鍋爐內(nèi)吸熱過程的平均溫度，降低了換熱溫差引起的火用損。 用熱量法分析，汽輪機回?zé)岢槠龉]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。7 回?zé)峒墧?shù)、最佳給水溫度和回?zé)岱峙淙咧g的關(guān)系怎樣？答：多級回?zé)峒訜岬淖罴呀o水溫度與給水總加熱量（即給水焓減去凝結(jié)水焓）在各級如何分配有密切關(guān)系。因為給水總加熱量一定時，各級加熱量可以有不同的分配方案。其中必有一種最佳分配方案，使循環(huán)絕對內(nèi)效率為最高。所以最佳給水溫度是建立在各級最佳分配基礎(chǔ)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。 多級回?zé)峒訜岬淖罴呀o水溫度還與加熱級數(shù)的多少有關(guān)；當(dāng)給水溫度為一

18、定時，增加級數(shù)可以降低各級抽汽與給水之間的溫差，從而減少給水加熱過程的不可逆性，提高循環(huán)效率；增加級數(shù)的同時又能提高最佳給水溫度，這樣可使循環(huán)熱效率達(dá)到最大值，即加熱級數(shù)越多，最佳給水溫度愈高。8. 給水回?zé)峒訜岱峙涞撵式捣峙浞ê推骄峙浞ㄊ窃谑裁醇俣l件下得到的? 答:它們共同的假設(shè)條件為不考慮新蒸汽、抽氣壓損和泵功，忽略散熱損失。（1） 若忽略各級回?zé)岢槠哪Y(jié)放熱量q1、q2qz隨Z的變化均認(rèn)為是常數(shù)，此時，q1=q2=qz =0，這種分配方法是將每一級加熱器水的焓升hwz取做前一級蒸汽至本一級蒸汽在汽輪機中的焓降hz-1,簡稱為焓降分配法。（2） 若忽略各級加熱蒸汽凝結(jié)放熱量的差異，即

19、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。9. 中間再熱對回?zé)嵝Ч泻斡绊?實際動力工程中應(yīng)如何選擇再熱機組的最佳回?zé)釁?shù)? 答:采用蒸汽中間再熱會削弱給水回?zé)岬男Ч黄渲饕驗椋?回?zé)嵫h(huán)與朗肯循環(huán)比其效率的相對增長為= 回?zé)嵩贌嵫h(huán)與回?zé)嵫h(huán)相比其效率的相對增長= 比較以上兩式可見：由于所以回?zé)釞C組采用再熱后，絕對內(nèi)效率的提高比無中間再熱采用回?zé)崽岣叩囊　＿@是因為中間再熱后抽汽焓值和溫度都提高了，在給水加熱溫度不變的情況下，再熱后各級抽汽量減少從而使回?zé)岢槠龉p少，凝汽汽流做功相對增加，所以，這說明，回?zé)釞C組采用中間再熱后 削弱了給水效果。 實際動力工程中，不能單純追求熱經(jīng)濟性，還必須考慮技術(shù)經(jīng)濟性。經(jīng)濟上最佳回?zé)釁?shù)的選擇，主要取決于煤鋼的比價和設(shè)備的投資，并與機組容量和設(shè)備利用率有關(guān)。10、 混合式加汽器（一般指除氧器）和表面式加