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计算题： 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pc=4.99Mpa,环境温度为ten=0，环境压力为pen=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 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） 郎肯循环的热效率为=0.378（2）同温限卡诺循环热效率为=1-(32.9+273)/(435+273)=0.568（3）对卡诺循环：熵增为 火用损失为（4）对朗肯循环 熵增为7-0.4762=6.5238kj/kg.k 火用损失为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=(20010660003600)/(36001000)=12108(kw.h) 故一年内节约标准煤10 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 = =605545（kg/h） 汽耗率 d0=D0/Pel=605545/200000=3.03kg/(kw.h) 热耗量 Q0=D0(h0-hwc)=605545 (3430-136.5 )=1994.6106(kj/h) 热耗率 q0=d0(h0-hwc)=3.00 (3430-136.5)=9971.8kj/kw.h(2)锅炉设备的热经济指标 =2273.20106 (kj/h)标准煤耗量 B=Qb/Ql =2273.20106/2927010=77.6t/h(3)发电厂主要热经济指标管道效率 =(3430-136.5)/(3440-136.5)=0.9969 热耗率 =11366.83kj/kw.h 热耗量 Qcp=BQl=2273l.20106 (kj/h) 热效率 =3600/qcp=3600/11366.83=0.317 发电标准煤耗量 =0.123103/0.317=388g标准煤/kw.h 标准供电煤耗率 =388/(1-0.07)=417g标准煤/kw.h 12.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=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)=12554.17kj/kw.h 则发电厂的热耗率为 =12554.17/0.88=14266.10kj/kw.h 发电厂热效率 =3600/qcp=3600/14266.10=0.252 发电标准煤耗量 =0.1231000/0.252=487.4g标准煤/kw.h 又 故该机组的绝对电效率为 =0.252/0.88=0.28614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：（） 厂用电率和供电标准煤耗率；（） 平均每天烧的煤多少吨；（） 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 =7594.9/(0.91x0.98)=8920.04kj/kw.h 电厂热效率 =3600/qcp=3600/8920.04=0.414 电厂供电热效率 =0.379 =1-0.379/0.404=0.063 发电标准煤耗率 =0.1231000/0.404=304.45g标准煤/kw.h 标准供电煤耗率 =304.45/(1-0.063)=325g标准煤/kw.h (2) 全年能耗 故平均每天烧煤 =3960.2(吨/天) (3) 全年共可节能 =Wq=3376801044.1868=1.411010kj 则共可节约标准煤 =/(29270103)=1.411010/(292701000)=482.85吨16. 某300MW汽轮发电机组，制造厂提供的机组保证热耗值为8331.7kj/(kW.h)，但由于各种原因 使的在实际运行中热耗率为8345.55 kj/(kW.h)，若年利用小时数为6000h，p=0.98,b=0.91问全年多耗标准煤多少吨？ 解 设计电厂热耗率 =8331.7/(0.910.98)=9342.57kj/kw.h 实际电厂热耗率 =8345.55/(0.910.98)= 9358.10 kj/kw.h 故电厂热耗率值多耗 =qcp-qcp=9358.10-9342.57=15.53kj/kw.h 机组的发电量为W=3001036000=1.8109(kw.h) 则全年多耗标准煤=955吨17. 某200MW汽轮发电机组，原设计参数为p0=12.75Mpa、t0=535、pc=0.0049Mpa、ri=0.882、mg=0.985。若将新汽压力提高到16.2MPa，其它条件不变，试求该机组热耗率的相对变化。 解： 根据机组参数查焓熵图和水蒸气表得 h0=3439kj/kg h0=3395 kj/kg hc=2006 kj/kg hc=1957 kj/kg hfw=136.2 kj/kg 在原设计参数下=0.434 将新汽压力提高后=0.441则该机组设计参数的热耗率为=9547.9kj/kw.h将新汽压力提高后的热耗率为=9396.3kj/kw.h则热耗相对变化值为 =1.59%简答题： 1. 提高蒸汽初温度和初压力对发电厂理想循环和实际循环的影响有什么不同？ 答：对于发电厂理想循环,当提高初温和初压时,可以使整个吸热过程中平均温度提高,从而使其等效的卡诺循环效率提高,即提高了蒸汽循环热效率。 对于电厂实际循环热效率，即汽轮机绝对内效率。当初参数提高时，它有不同的变化方向；对蒸汽流量较大的大容量汽轮机，提高，降低很小；因此提高蒸汽的初参数可以提高汽轮机的。对于蒸汽流量较小的小容量汽轮机，的降低可能大于热效率的提高，此时提高蒸汽的初参数会降低汽轮机的，从而多耗燃料并使设备复杂、造价提高。所以，只有当汽轮机容量较大时，采用高参数才能提高机组的热经济性。2 影响提高蒸汽初参数的主要技术因素有哪些？均适用于供热机组吗？答：主要技术因素有：（1） 提高蒸汽初温度，要受制造动力设备钢材性能的限制；当温度升高时，钢的强度极限、屈服点、以及蠕变极限等都降低得很快，而且在高温下金属要发生氧化，钢的金相结构也要发生各种变化，这同样会降低金属的强度。所以，用提高蒸汽初温来提高热力设备的热经济性，完全取决于冶金工业生产新型耐热合金钢和降低生产成本的方面发展。（2） 提高蒸汽的初压力，除使设备壁厚和零件强度增加外，主要受汽轮机末级叶片容许最大湿度的限制。在其它条件不变时，对无中间再热机组随初压力的提高，蒸汽膨胀终端湿度是不断增加的；当汽轮机蒸汽终端湿度超过容许值时，蒸汽水分对末级叶片不仅产生侵蚀作用、增加蒸汽流动阻力，而且还可能发生冲击现象，使汽轮机相对内效率降低很多，并影响其安全性。对于供热机组因抽汽供热量较大、凝汽流较小，所以除对终端湿度要略放宽外，其它影响同凝汽机组。3 发电厂蒸汽初参数的配合选择都受到那些因素的制约？在实际工程中是如何选择的？答：发电厂蒸汽初参数的配合选择主要受汽轮机蒸汽终端湿度和设备金属材料热力性能的制约。 在实际工程中，要通过很复杂的技术经济比较后才能确定。因为提高初参数，一方面可以提高发电厂热经济性，节约燃料；但另一方面则增加了设备投资费用。只有将节省燃料和投资增加因素进行综合比较，才可作出经济上最佳蒸汽初参数配合选择的结论。4 为什么中间再热压力有一最佳值？如何确定再热蒸汽压力和再热后温度？它与那些技术因素有关？答：当Prh选的过低时，由于附加循环平均吸热温度低于基本循环的平均吸热温度Tav使整个再热循环效率下降。反之，如Prh选的过高，虽然附加循环的吸热平均温度高于的数值可能很大；但此时因附加循环热量占整个循环的份额很小，而使中间再热作用甚微，甚至失去中间再热作用。由此可见，对于每一个中间再热后的温度都相应存在一个中间再热最有利的再热压力值，此时中间再热循环效率最高，这一压力值称为热力学上最佳中间再热压力。而实际的最佳中间再热压力值应通过技术经济比较确定。 提高再热后的温度trh有利于增加附加循环吸热过程平均温度，因此希望Trh越高越好；但它受再热方法和所采用钢材的限制，中间再热后温度trh一般选择等于蒸汽初温度的值。降低凝汽式发电厂的蒸汽终参数在理论上和技术上受到什么限制？凝汽器的最佳真空是如何确定的？答：虽然降低蒸汽终参数是提高机组热经济性的一个很有效的手段,但它的降低却受到理论上和技术上两方面的限制。 汽轮机的pc降低,取决于凝汽器中排汽凝结水的温度tc的降低。 已知tc=tc1+t + t 其中 ttc2-tc1 式中t是冷却水进、出口温差，取决于冷却水量G或循环被率m，一般合理的t为011 ； tc1,tc2为冷却水进、出口温度，；t为凝汽器的端差,t = tc-tc2,它与凝汽器的面积、管材、冷却水量等有关。t一般为3-10。由上式可见，冷却水进口水温度tc1受自然环境决定， 是降低pc的理论限制；而冷却水量不可能无限多，凝汽器面积也不可能无限大，汽轮机末级叶片不能太长限制了末级通流能力，均是降低pc的技术限制。最佳真空，是在汽轮机末级尺寸，凝汽器面积一定的情况下，运行中循环水泵的功耗与背压降低机组功率增加间的最佳关系。当tc1一定，汽轮机Dc不变时，背压只与凝汽器冷却水量G有关。当G增加时，汽轮机因背压降低增加的功率Pe与同时循环水泵耗功也增加的Ppu差值最大时的背压即为最佳真空。6 给水回热加热能提高循环热效率的根本原因是什么？给水回热加热能提高循环热效率的根本原因是减少冷源损失。 用做功能力法分析，回热使给水温度提高，提高了工质在锅炉内吸热过程的平均温度，降低了换热温差引起的火用损。 用热量法分析，汽轮机回热抽汽做功没有冷源损失，使凝汽量减少；从而减少了整机的冷源损失，提高了循环热效率。7 回热级数、最佳给水温度和回热分配三者之间的关系怎样？答：多级回热加热的最佳给水温度与给水总加热量（即给水焓减去凝结水焓）在各级如何分配有密切关系。因为给水总加热量一定时，各级加热量可以有不同的分配方案。其中必有一种最佳分配方案，使循环绝对内效率为最高。所以最佳给水温度是建立在各级最佳分配基础上的值；换言之，最佳给水温度是各级最佳分配的必然结果。 多级回热加热的最佳给水温度还与加热级数的多少有关；当给水温度为一定时，增加级数可以降低各级抽汽与给水之间的温差，从而减少给水加热过程的不可逆性，提高循环效率；增加级数的同时又能提高最佳给水温度，这样可使循环热效率达到最大值，即加热级数越多，最佳给水温度愈高。8. 给水回热加热分配的焓降分配法和平均分配法是在什么假定条件下得到的? 答:它们共同的假设条件为不考虑新蒸汽、抽气压损和泵功，忽略散热损失。（1） 若忽略各级回热抽汽的凝结放热量q1、q2qz随Z的变化均认为是常数，此时，q1=q2=qz =0，这种分配方法是将每一级加热器水的焓升hwz取做前一级蒸汽至本一级蒸汽在汽轮机中的焓降hz-1,简称为焓降分配法。（2） 若忽略各级加热蒸汽凝结放热量的差异，即q1=q2=qz这种分配方法的原则是每一级加热器水的焓升相等，简称为平均分配法。9. 中间再热对回热效果有何影响?实际动力工程中应如何选择再热机组的最佳回热参数? 答:采用蒸汽中间再热会削弱给水回热的效果；其主要原因为： 回热循环与朗肯循环比其效率的相对增长为= 回热再热循环与回热循环相比其效率的相对增长= 比较以上两式可见：由于所以回热机组采用再热后，绝对内效率的提高比无中间再热采用回热提高的要小。这是因为中间再热后抽汽焓值和温度都提高了，在给水加热温度不变的情况下，再热后各级抽汽量减少从而使回热抽汽做功减少，凝汽汽流做功相对增加，所以，这说明，回热机组采用中间再热后 削弱了给水效果。 实际动力工程中，不能单纯追求热经济性，还必须考虑技术经济性。经济上最佳回热参数的选择，主要取决于煤钢的比价和设备的投资，并与机组容量和设备利用率有关。10、 混合式加汽器（一般指除氧器）和表面式加热器各有何特点，在回热系统中的应用如何？怎样扩大混合式加热器的应用范围？ 答：混合式加热器可将水加热至加热蒸汽压力下的饱和温度,即无端差加热，热经济性高。它没有金属受热面，构造简单，投资少；便于汇集不同温度的水流，并能除去水中所含的气体。但是混合式加热器组成的系统有严重的缺点，每个加热器的出口必须配置水泵；有的水泵还是在高温水条件下工作，特别是汽轮机变工况条件运行时，会严重影响水泵工作的可靠性。为此要装备用水泵，为防止水泵入口产生汽蚀，混合式加热器及其水箱应装在每台水泵之上的一定高度，从而使混合式加热器的热力系统和厂房布置复杂化，既增加了设备和厂房的费用又危及电厂的安全运行。 表面式加热器的特点是，通过金属壁换热因有热阻；所以加热蒸汽凝结水的饱和温度与加热器出口被加热水温存在传热端差，从而增大了抽汽做功能力的损失，降低了电厂的热经济性，端差越大，热经济性降低越多。表面式加热器与混合式加热器相比，虽有端差，热经济性降低，金属耗量达、造价高、加热器本身工作可靠性差等缺点，但就整个表面式加热器组成的回热系统而言，却比混合式加热器系统简单、运行也较可靠。所以，在现代发电厂中，广泛采用表面式加热器。一般只配一台混合式加热器作为锅炉给水除氧和汇集各种水流之用。 扩大混合式加热器的应用范围，目前有的大型机组低压加热器采用了重力自流接触式混合加热器，其特点是将相邻的两个或三个混合式加热器串联叠置布置，利用高差形成的压头将低压水流能自动落入压力稍高的下一个加热器，从而减少了水泵的台数。8
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