水在熱電廠的鍋爐中變?yōu)樗魵,通過渦輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電,用過的水蒸氣在液化器中凝結(jié)成水,再到鍋爐,循環(huán)使用.溶化器中的冷卻水則流到冷卻塔中降溫,如圖,求:
(1)夏天,來自冷卻塔的水溫為16°C,而回到冷卻塔的水溫為30°C.若冷卻塔和液化器間水的流量為15m3/s,試求這個系統(tǒng)通過冷卻塔散熱的功率.
(2)如果發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率為5.6×105kW,發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的效率為80%,不計水蒸氣通過渦輪機(jī)過程中由于熱傳遞造成的能量損失及渦輪機(jī)的摩擦,試求水蒸氣的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率.
(1)∵冷卻塔和液化器間水的流量為15m3/s,
∴冷卻塔和液化器間水的流量為15m3/s×1×103kg/m3=15×103kg/s,
所以單位時間內(nèi),內(nèi)能變化為:Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×15×103kg×(30℃-16℃)=8.82×108J;
散熱的功率:P內(nèi)=
Q
t
=
8.82×108J
1s
=8.82×108W.
(2)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:η=
P
P機(jī)+P內(nèi)
×100%=
5.6×108W
7×108W+8.82×108W
×100%≈35.4%;
答:(1)這個系統(tǒng)通過冷卻塔散熱的功率為8.82×108W;(2)水蒸氣的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率為35.4%.
練習(xí)冊系列答案
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