Question

 水在熱電廠的鍋爐中變?yōu)樗�蒸氣，通過渦輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，用過的水蒸汽在液化器中凝結(jié)成水，再到鍋爐循環(huán)使用。液化器中的冷卻水則流到冷卻塔中降溫，如圖所示.[水的比熱容為4.2×10³J/(kg·℃),水的密度為1.0×10³kg/m³]

⑴來自冷卻塔的水溫為16℃,回到冷卻塔的水溫為30℃.若冷卻塔和液化器間水的流量為15m³/s,試求這個(gè)系統(tǒng)通過冷卻塔散熱的功率(提示: 散熱功率為散熱和時(shí)間的比).

⑵如果發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率是5.6×10⁸W,發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的效率為80%,不計(jì)水蒸汽通過渦輪機(jī)過程中由于熱傳遞造成的能量損失及渦輪機(jī)的摩擦,試求水蒸汽的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率.

⑶請(qǐng)對(duì)我國目前廣泛使用的火力發(fā)電和水力發(fā)電對(duì)比評(píng)價(jià)(說出一條即可).

 

Answer 1

【答案】

：（1）蒸氣的能量轉(zhuǎn)化為電能的功率8.82×10⁸W；

（2）水蒸氣的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率為35.4%．

（3）水電: 清潔的可再生能源,污染小,效率高;受地理因素限制,對(duì)生態(tài)影響大,還可能誘發(fā)地震.火電: 占地少,功率大,容易控制,不受天氣影響;效率低,對(duì)環(huán)境有污染.

【解析】

試題分析：（1）冷卻塔和液化器間1S水的流量為，所以單位時(shí)間內(nèi)，內(nèi)能變化為：

Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×15×10³kg×（30℃-16℃）=8.82×10⁸J；

水蒸汽冷卻時(shí)所放出的熱量為冷卻水所吸收,

所以散熱功率為:

P_散====8.82×10⁸W

⑵發(fā)電機(jī)消耗的機(jī)械功率：P_機(jī)=5.6×10⁸W÷80%=7×10⁸W；

由（1）知，單位時(shí)間內(nèi)消耗的內(nèi)能是：P_內(nèi)=8.82×10⁸W．

所以水蒸氣的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率為：

⑶水電: 清潔的可再生能源,污染小,效率高;受地理因素限制,對(duì)生態(tài)影響大,還可能誘發(fā)地震.火電: 占地少,功率大,容易控制,不受天氣影響;效率低,對(duì)環(huán)境有污染.

考點(diǎn)：

點(diǎn)評(píng)：（1）解決此題，要掌握熱量的計(jì)算公式：Q=cm△t，據(jù)此求出內(nèi)能的變化量，再利用功率的公式可求出冷卻塔的散熱功率；

（2）要搞清水蒸氣的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率，是指轉(zhuǎn)化為的電能與消耗水蒸氣內(nèi)能的比值．首先根據(jù)發(fā)電功率求出發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率，總功率為散失的內(nèi)能的功率和消耗的機(jī)械能的功率，而有用功率是轉(zhuǎn)化所得的電能的功率，由計(jì)算出水蒸氣的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率．