《热力发电厂》复习思考题

1.对发电厂热功转换效果做出全面正确的评价,为什么必须建立在热力学第一定律和第二定律基础之上?

答：热力学第一定律是从能量转换的数量关系来评价循环的热经济性；它可对各种理想循环进行分析，而实际的各种热力循环中都存在原因不同的不可逆损失，找出这些损失的部件、大小、原因、及其数量关系，提出减少这些不可逆损失的措施，以提高实际循环热效率就应采用以热力学第二定律为基础的方法来完成。因此对发电厂热功转换效果作出全面的评价，必须建立在热力学第一定律和第二定律的基础之上。

1.评价实际热力循环的方法有几种？它们之间有什么

区别和联系？

答：评价实际热力循环的方法有两种：一种是热量法（既热效律法），另一种是火用（或熵）方法。

热量法是以热力学第一定律为基础。用能量的基本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衡分析，它主要通过计算各种设备及全厂的热效率来评价实际循环的优劣。这种评价方法的实质是能量的数量平衡。火用方法是以热力学第一，第二定律为依据，不仅考虑能量的数量平衡关系，也考虑循环中不可逆性引起作功能力的损失的程度。它是一种具有特定条件的能量平衡法，其评价的指标是火用效率，这种评价方法实质是作功能力的平衡。

两种方法之间的区别：热量着重法考虑热的数量平衡关系，而火用方法不仅考虑热的量，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，两种方法所揭示出来的实际动力装置不完善性的部位、大小、原因是不同的。

3．热力发电厂主要有哪些不可逆损失？怎样减少这些过程的不可逆损失以提高热经济性？

答：主要不可逆损失有

1）锅炉内有温差换热引起的不可逆损失；可通过炉内打礁、吹灰等措施减少热阻减少不可

逆性。

2）主蒸汽中的散热和节流引起的不可逆性；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起的不可逆损失；可通过优化汽轮机结构来减少不可逆性。

4）锅炉散热引起的不可逆损失；可通过保温等措施减少不可逆性。

5）凝汽器有温差的换热引起的不可逆损失；可通过清洗凝汽器减少热阻以减少不可逆性。4．某一朗肯蒸汽循环，汽轮机进汽参数为：p0=3.495Mpa,温度为t0=435℃,排气压力p c=4.99Mpa,环境温度为t en=0℃，环境压力为p en=0.0998Mpa,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比熵增及火用的损失？

解：根据机组参数查焓熵图和水蒸汽图表可得

h0=3310 kj/kg h c=2110 kj/kg h c‘=133.7 kj/kg

t c’=32.90 kj/kg s c=7.0 kj/kg

s1‘=0.4762 kj/kg.

（1）郎肯循环的热效率为

c

tc h

h

hc

h

'

-

-

=

η=

7,

137

3310

2110

3310

-

-

=0.378

（2）同温限卡诺循环热效率为

1

1

T

Tc

tc

-

=

η=1-(32.9+273)/(435+273)=0.568

（3）对卡诺循环：熵增为

k

kg

kj

T

c

h

h

s.

/

48

.4

237

435

7.

137

3310

'

0=

+

-

=

-

=

?

火用损失为

k

kg

kj

s

T

E

en

.

/

04

.

1223

48

.4

237=

?

=

?

=

?

（4）对朗肯循环

熵增为

=

-

=

?'

1

s

sc

s7-0.4762=6.5238kj/kg.k

火用损失为

k

kg

kj

s

T

E

en

.

/

99

.

1780

273

5328

.6=

?

=

?

=

?

二

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

g

m

i

r

q

η

η

η

3600

=

[kj/kw.h]

纯凝汽式汽轮发电机组的

g

m

i

co

q

η

η

η

3600

=[kj/kw.h]

因为

i

i

rη

η>所以 q0

少了冷源损失，提高了给水温度，与纯凝汽机组相比

热耗率q0降低，提高了热经济性。

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rh q ?，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?T b 所导致锅炉的?E b 远大于?E t 和?E c .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?T b 。 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)和全厂毛、净效率等。其中汽轮发电机组的q 0发电厂的ηcp , ηn cp ,和b s ,b s n 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/Q b ηcp kg/(kw.h)可看出煤耗率除与全厂热效率ηcp 有关外,还与煤的低位发热量Q b 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 s

作为通用的热经济指标,

即b s

=3600/29270ηcp ,由于ηcp 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/ωi ηm =3600/q 0ηi ηm (ωI 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ωI ,所以只有当q 0一定时,d 才能作为热经济指标,否则不能。 7

试以汽轮机理想焓降H 0，凝汽器热损失q ca =h ca -h wc 和ηri 、ηg 、ηm 表示简单凝汽式汽轮机组的热耗率q 0，说明q 0与上面各因素的关系。

答：简单凝汽式汽轮机组的热耗率为q 0=3600/ηri ηm ηt ηg [kj/kw.h]

理想循环的热效率为ηt =H 0/H 0+q ca 代入上式可得

g ri m wc ca g m ri ca H h h H H q H q ηηηηηη00000)

(3600)(3600-+=

+= 由上式看出,理想焓降越大,则q 0越小,且q 0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?106?6000?3600)/(3600?1000)=12?108

(kw.h) 故一年内节约标准煤

B ?=(W ?4.1816)/Q l =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． 若汽轮发电机组按朗肯循环工作，有关参数为

p b =13.83Mpa 、t b =540℃、p 0=12.75Mpa 、t 0=535℃、 p c =0.0049Mpa 、ηb =0.88、ηri =0.86、ηg =0.985、

ηm =0.985、ζap 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

h b =3440kj/kg h 0=3430 kj/kg h ca =2005 kj/kg h wc =136.5 kj/kg

(1) 汽轮发电机组的经济指标 汽

耗

量 g

m ri ca el

h h P D ηηη)(36000-=

=

985

.0985.086.0)20053430(1000

2003600???-??

=605545（kg/h ） 汽耗率 d 0=D 0/P el =605545/200000=3.03[kg/(kw.h)] 热耗量 Q 0=D 0(h 0-h wc )=605545

? (3430-136.5 )=1994.6?106

(kj/h)

热耗率 q 0=d 0(h 0-h wc )=3.00?

(3430-136.5)=9971.8[kj/kw.h]

(2)锅炉设备的热经济指标

b

b b hw

c h D Q η)

(0-=

=88

.0)5.1363440(605545-=2273.20?

106

(kj/h)

标准煤耗量

B=Q b /Q l =2273.20?106

/29270?10=77.6t/h (3)发电厂主要热经济指标 管道效率 wc

b wc

p h h h h --=

0η

=(3430-136.5)/(3440-136.5)=0.9969 热耗率

o b cp q

q ηη0==

88

.09969.08.9971?=11366.83[kj/kw.h] 热耗量

Q cp =BQ l =2273l.20?106

(kj/h) 热效率

cp

el cp Q p 3600=

η=l el

BQ p 3600=3600/q cp =3600/11366.83=0.317

发电标准煤耗量 cp

s b η123

.0==0.123?103

/0.317=388[g 标

准煤/kw.h] 标准供电煤耗率

ab

s

ab s n

b P P B b ζ-=

-=1=388/(1-0.07)=417[g 标准煤/kw.h]

12. 已知某汽轮发电机组的有关参数：p 0=3.34Mpa 、

t 0=435℃、d 0=4.7kg/(kw.h)、t fw =150℃、p fw =4.9Mpa ，若p b ηη=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

h 0=3306kj/kg h fw =634.9kj/kg 汽轮发电机组的热耗率为

q 0=d 0(h 0-h fw )=4.7?(3306-634.9)=12554.17[kj/kw.h] 则发电厂的热耗率为

o

b cp q q ηη0

=

=12554.17/0.88=14266.10[kj/kw.h]

发电厂热效率

cp

el cp Q p 3600=

η=l el

BQ p 3600=3600/q cp =3600/14266.10=0.25

2

发电标准煤耗量 cp

s b η123

.0==0.123?1000/0.252=487.4[g 标

准煤/kw.h]

又l e p b cp ηηηη= 故该机组的绝对电效率为 p

b cp

el ηηηη=

=0.252/0.88=0.286 14 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q 0=7954.9kj/(kw.h), ηp =0.98,ηb =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