Question

水在熱電廠的鍋爐中變為水蒸氣，通過渦輪機帶動發電機發電，用過的水蒸汽在液化器中凝結成水，再到鍋爐循環使用。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,試求這個系統通過冷卻塔散熱的功率(提示: 散熱功率為散熱和時間的比).
⑵如果發電機的發電功率是5.6×10⁸W,發電機把機械能轉化為電能的效率為80%,不計水蒸汽通過渦輪機過程中由于熱傳遞造成的能量損失及渦輪機的摩擦,試求水蒸汽的能量轉化為電能的效率.
⑶請對我國目前廣泛使用的火力發電和水力發電對比評價(說出一條即可).

Answer 1

：（1）蒸氣的能量轉化為電能的功率8.82×10⁸W；
（2）水蒸氣的能量轉化為電能的效率為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,對生態影響大,還可能誘發地震.火電: 占地少,功率大,容易控制,不受天氣影響;效率低,對環境有污染.

解析試題分析：（1）冷卻塔和液化器間1S水的流量為，所以單位時間內，內能變化為：
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發電機消耗的機械功率：P_機=5.6×10⁸W÷80%=7×10⁸W；
由（1）知，單位時間內消耗的內能是：P_內=8.82×10⁸W．
所以水蒸氣的能量轉化為電能的效率為：
⑶水電: 清潔的可再生能源,污染小,效率高;受地理因素限制,對生態影響大,還可能誘發地震.火電: 占地少,功率大,容易控制,不受天氣影響;效率低,對環境有污染.
考點：
點評：（1）解決此題，要掌握熱量的計算公式：Q=cm△t，據此求出內能的變化量，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化為電能的效率，是指轉化為的電能與消耗水蒸氣內能的比值．首先根據發電功率求出發電機的機械功率，總功率為散失的內能的功率和消耗的機械能的功率，而有用功率是轉化所得的電能的功率，由計算出水蒸氣的能量轉化為電能的效率．