1、热力发电厂习题解答第一章 发电厂热力过程的理论基础思考题及习题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。2. 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
2、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
3、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. 热量 火 用 和工质 火 用 的含义和区别？为什么说 火 用 可作为一个状态参数？答： 温度为 T 的恒温热源释放热量 q,则 q 在热源温度 T 和环境温度 Ten之间实现卡诺 循环时所做的最大技术功，称为热量 火 用。 在发电厂的绝大部分热力设备中，工质都是在稳定流动中，流体由状态（p 1,t1）可逆的变到与环境状态（p en,ten）相同时所做的最大技术功，称为工质 火 用 ，而两者均以环境状态为变化的基础，而只是热源的性质不同。由 火 用 的定
4、义可见，当环境温度 Ten为常数时， 火 用 只是热源温度 T 或工质进口状态（p 1,t1）的函数。故 火 用 也可做为一个状态参数。4 对同一热力过程，用热量法和 火 用 方法进行计算，其热效率和 火 用 效率为什么会不一样？试以节流过程为例说明。答：热量法是以热力学第一定律（能量传递和转换的数量平衡关系）为基础，从能量的基本特性提出评价热力循环的指标，着眼于能量数量上的分析。 火 用 方法是以热力学第一、二定律为依据，研究循环中的不可逆性引起的做功能力损失的程度。故热效率和 火 用 效率的计算标准不同，故其计算结果也会不同。对于节流过程用热量法计算的热效率为（其中 为节流过程中热量损失）
5、%1010ppQpQ对于节流过程用 火 用 方法计算的 火 用 效率为inpinoutexpeE上式中 kj/kg.kpTEenp1l479.05. 汽轮机膨胀过程中的不可逆性引起的热损失和 火 用 损失是否相等？为什么？何者大？并在 T-s 图上表示之。答：汽轮机膨胀过程中的不可逆性引起的热损失和 火 用 损失是不相等。因为它们的计算方法不同。热量损失要较 火 用 损失大6. 写出发电厂几种典型的不可逆过程的 火 用 损失和熵增的表达式 。答：1）有温差的换热过程火 用 损失 )()1()( qbaenqbenqaen dTdTE= kj/kgsTenbben)(熵增 kj/kg.k)(bq
6、bds2） 有压降的绝热节流过程火 用 损 kj/kgpARTEen1l熵增 kj/kg.ks1l3） 两种介质混合过程火 用 损 =Ten(m1+m2)Smix-m1s1-m2s2(kj/kg)E熵增 (m1+m2)Smix-m1s1-m2s2 kj/kg.ks7 “传热温差越大， 火 用 损越大“，这和传热学中” 传热温差越大，传热效果越好“是否矛盾？为什么？答：不矛盾。这是一种物理现象中两个不同研究方向。前者主要研究过程 的不可逆性大小，而后者则是研究换热量的大小。8 温差是造成换热过程中不可逆损失的原因，所以应尽量减少传热温差，试以发电厂热力过程、热力系统和热力设备结构上的实际说明如何
7、利用这一原理来提高热经济性的。答： 如锅炉的打礁，过热器再热气的吹灰，以及凝汽器的清洗等TenTscQE9 朗肯循环若考虑汽轮机的相对内效率 ri 和水泵效率 pu 时，汽轮机的绝对内效率 i 如何用各点的焓来表示？（T-s 图）2、2汽轮机理想排汽焓和实际排汽焓5、5甭出口的理想给水焓和实际给水焓10 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
8、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。11 某一朗肯蒸汽循环，汽轮机进汽参数为：p 0=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
9、=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= =0.378ctch07,1320TS112 23554（2）同温限卡诺循环热效率为=1-(32.9+273)/(435+273)=0.5681Tctc（3）对卡诺循环：熵增为kgjhs ./48.2374500火 用 损失为 jsTEen ./0123（4）对朗肯循环熵增为 7-0.4762=6.5238kj/kg.k1c火 用 损失为 kgjsen ./9.1780235.612 某一火力发电厂按朗肯循环工作，已知汽轮
10、机的参数 p0=8.99Mpa,温度为 t0=535,排气压力pc=4.99Mpa,不计水泵的焓升，试求：（1） 此理想朗肯循环的平均吸热温度和平均放热温度；（2） 用平均吸热温度和平均放热温度的概念求理想 循环的热效率；解：（1） 由焓熵图可查的h0=3310 kj/kg hc=2065kj/kg tc=32.90 s2=6。75kj/kg 由饱和水蒸汽表查得 h1=137.7kj/kg.k s1=0.4762 kj/kg.故平均吸热温度为 KTavecc 93.516)279.35ln(.)l(0 平均放热温度为 T=t+273=32.9+273=305.9K(2)理想循环的效率为=1-3
11、05.9/516.93=40.8%Tavetc2113 若某发电厂锅炉出口的蒸汽参数 pb=16.978Mpa,tb=550,p fw=16.978Mpa,tfw=33,锅炉燃烧平均温度为 2000K，锅炉效率 =0.91，若环境压力为 pen=0.0998Mpa，环境温度为 10，试求:b锅炉进口的工质 火 用 ，并用 火 用 方法求锅炉的 火 用 损失和 火 用 效率。解：查饱和水与过热蒸汽表得hfw=153.49 kj/kg sfw=0.479 kj/kg.k hen=42.1kj/kg sen=0.1510kj/kg.k故工质进口 火 用 为ein=(hfw-Tensfw)-(hen-
12、Tensen)=(153.49-283. 0.472)-(42.1-283 0.1510)=20.25kj/kg由焓熵图查得出口工质的焓熵值hb=3435kj/kg sb=6.4kj/kg.k故工质出口 火 用 为 eout=(hb-Tensb)-(hen-Tensen)=(3435-283 6.4)-(42.1-283 0.1510)=1523.8kj/kg产生 1kg 蒸汽所需的热量为=3606.05kj/kg91.0453bfwbhq锅炉热源的热量 火 用 为(1-Ten/Tg)=3606.5 0.91 (1-283/2000)bqe=3095.8kj/kg锅炉 火 用 损失为 eb=e
13、q+ein-eout=3095.8+20.55-1623.8=1492.55kj/kg锅炉 火 用 效率为52.10%5.208.3916inqoutexb14. 若已知 pb=3.9Mpa,tb=450,p 0=3.4Mpa,t0=435,试计算每千克蒸汽在主蒸汽管道中的 火 用 损失，并将此 火 用 损失在 T-s 图上表示出来。解：根据参数在焓熵图中查得 hb=3335kj/kg sb =6.96kj/kg.k h0=3305 kj/kg s0=7.0kj/kg.k锅炉出口蒸汽 火 用 值为eb=(hb-Tensb)-(hen-Tensen)汽轮机进口蒸汽 火 用 值为e0=(h0-Te
14、ns0)-(hen-Tensen)故主蒸汽管道中 火 用 损失 ep=(hb-Tensb)-(h0-Tens0)=(hb-h0)-Ten(s0-sb)=(3335-3305)+Ten(7.0-6.96)=30+0.047TenSTTTenpe15. 将 3kg95的水与 2kg20的水混合，其最后温度必趋于一致，试以 火 用 方法计算混合引起的 火 用 损失。解: 95水的焓熵值为 h 1=377.0kj/kg s1=1.1925kj/kg.ke1=(h1-Tens1)-(hen-Tensen)20水的焓熵值为 h 2=84.0kj/kg s2=0.2963kj/kg.ke2=(h2-Tens
15、2)-(hen-Tensen)混合后水的焓熵值为h=(m1h1+m2h2)/(m1+m2)=(3 337+2 84.0)=259.8kj/kg s=0.8929 kj/kg.k混合后水的 火 用 值为 e=(h-T ens)-(hen-Tensen)混合后水的 火 用 损失为 e =m1e1+m2e2-(m1+m2)e=3(h1-Tens1)+2(h2-Tens2)-5(h-sTen)=3 337+2 84.0-5 272.1-Ten(3s1+2s2-5s)=0.2944Ten第二章 凝汽式发电厂极其热经济性思考题及习题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
16、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 kj/kw.hgmirq36纯凝汽式汽轮发电机组的 kj/kw.hgmicoq360因为 所以 q 0X的条件。 （2） 热电厂生产热能节省燃料的条件。其计算式为)1(2970)()( hspbdpbhhtpQB由上式可见，热电厂供热节省燃料是因为锅炉效率一般大于分散锅炉效率 ，但热电厂)(db集中供热的热网损失使热电厂供热节约燃料降低，是多耗燃料的因素，要是集中热节省燃料，即0,则热电厂供热节约燃料的条件为：)(htppb
17、dbs)(10 热化发电率 增大是否一定节省燃料？答：热化发电率 增大不一定能节省燃料；只有在参数为一定的情况下，热化发电率 增大 才能节省燃料。12. 为什么说在具有高参数大容量机组的大电网中设置中参数供热机组是不经济的？答：要使热电联产生产电能节省燃料，必须满足 Xx的条件，X 由 i 和 确定，因此)(ci它与热电厂和代替凝汽式电厂的蒸汽参数、热力系统及其热力设备的完善程度有关。当热电厂和代替凝汽式电厂具有相同得初参数时，其热化发电比X相当小时，即约为 13%-15%时热电厂便开始节省燃料。当热电厂的蒸汽初参数比代替凝汽式电厂的蒸汽初参数低很多时，只有热化发电比X很大时，才开始节省燃料；
18、由于热电厂的热负荷一般具有季节性，而热电厂在低热负荷时运行其 X 值较小，所以不易取得经济效益。故在具有高参数大容量机组的大电网中设置中参数供热机组是不经济的。13 如何理解“热电联合能量生产”的燃料节省并不仅表现在联合能量生产本身范围内，还表现在整个能量供应系统？答：由于热电厂电能的生产 采用联合能量生产方式，减少了冷源损失，以及由于集中供热，既由热电厂的高效锅炉代替效率较低的分产供热锅炉，所以说“热电联合能量生产”的燃料节省并不仅表现在联合能量生产本身范围内；而且因联产供热，代替了分散的分产供热，从而砍掉了地方锅炉，节约了燃煤，所以节煤是表现在整个能量供应系统。14 某地区既有热负荷也有电
19、负荷，是否就应建立热电厂？影响建立热电厂的主要因素是什么？答：某地区既有热负荷也有电负荷也不一定适宜建立热电厂。它主要决于与热负荷的大小和特性，还要考虑建热电厂初投资较大，周期较长；而且还要在热负荷集中的地方建厂，选厂较困难。如果水质条件差，回水率又低，或热用户分散，相距又较远，都是其不利条件。因此必须经过详细的技术经济比较和分析论证才能确定采用那种方案更为合理。15 说明热化系数的含意及热化系数最优值的含意，为什么说热化系数值 才是经济的？1tp热化系数是以热电联产为基础，把热电联产与热电分产按一定比例组成的热电联产能量供应系统综合经济性的宏观控制指标；它表示在热电联产能量供应系统中热化供热
20、量（即热电联产供热量）所占比例。其余热量的百分值由系统中尖峰锅炉或由电厂的锅炉富裕量供应。它可简单表述为：热电厂供热机组同一抽汽参数的最大抽汽供热量 Qht(m)与供热系统最大热负荷 Qm 之比，即 ；mhttp)(就其含意来说，它不仅反映了联产能量供应系统中联产供热与分产供热的比例及其经济性，也反映了分产供电经济性。当节约煤量 对热化系数 的导数为零时的 值称为理论上热化系数最优值。它表明此时tpBtptp燃料节省达到最大值。若 =1， Qht(m)=Qm。即在采暖最冷期的短时间内，因热负荷较大，此时热经济性较好。但在tp整个采暖期间大部分时间内，因热负荷减少，热化发电量 Wh 下降，凝汽发
21、电量 Wc 增大，因热电厂发 Wc 的 bec 要高于电网代替凝汽式电站的发电煤耗 b，这部分发电反而多耗煤，热经济性降低；而在非采暖期，采暖热负荷为零，或仅有小量热水负荷或为零；此时几乎为凝汽发电，其热经济性大为降低，所以对于热电联产供能系统的 1 才是经济的。tp16. 若背压汽轮机的 Pel=12000kW、p 0=3.43Mpa、t 0=435，排气参数 pb=0.98Mpa、h b=3023.7kj/kg，b p=0.855、 mg=0.95、 hs=1。排汽凝结水全部返回，h hs=334.9kj/kg，假定 hfw=hhs, 且不考虑自用汽量（下同） ，试求：（） 此热电厂的标准
22、煤耗量；（） 发电方面和供热方面的热经济指标（热量法） ；（） 燃料利用系数；（） 热化发电率；解 ：根据锅炉和汽轮机的参数，查焓熵图得 h0=3312kj/kg供热机组的汽耗量机组的热平衡 =)(0bhDmgelP36D0= = =157.3 (t/h)gbel)(3695.0)721(热电厂总的热耗量 Qtp= = =pb0PBbhD)(085.0)9.3412(7=549.22 106(KJ/h)供热方面分配的热耗量Q tp(h)= = =pbhpbfw)(085.0)9.3472(1=479.40 106(KJ/h)发电方面的热耗量Qtp(e)=Qtp-Qte(h)= 549.22 1
23、06-479.40 106=69.82 106(KJ/h)(1)此热电厂的标准煤耗量=549.22 106/29270=18.76(t/h)ltpstB(2) a. 发电方面的热经济指标发电热效率： =0.6187)()(30etpletpQP61082.9发电方面热耗率 =3600/0.6187=5818.33(kj/kw.h)()(6etpetq发电方面标准煤耗率 =0.123/0.6187=0.119(kg/ke.h)()()( 123.0etpelstpsetpPBbb. 供热方面的热经济指标供热热效率: =0.885hspbhtp)(供热标准煤耗率 =34.16/0.885=39.9
24、6(kg/Gj)ltstQB)()()(629701htp(3)热电厂的燃料利用系数= =0.825ltphetpBP36061.5485.036(1) 热化发电率 = =0.102htQW)9.37.02(1717. 上题中若回水率只有 60%，而补充水的温度为 20。若给水焓为回水和补水的混合焓，试求热电厂供热的热耗量及全厂煤耗量。解 20时补充水的焓值为 hma=84.4kj/kg则给水的焓值为 hfw= =0.6 334.9+0.4 84.4=234.7(kj/kg)mab)1(则供热热耗量为Qtp(h)= = pbhpbhsD)(0= =520.74 106(kj/h)85.)9.3
25、46732(15热电厂总的热耗量 Qtp= =pb0PBfwhD)(0= 85.)7.2341(73=567.7 106(KJ/h)则全厂的标准煤耗量=567.7 106/29270=19.39(t/h)ltpstQB18. 若 B6-35/5 型背压机的 p0=3.43Mpa、t 0=435，p h=0.419Mpa、D 0=60t/h， 设 b p=0.88、 mg=0.95，回水率为 100%，被压汽轮机的给水焓等于用户的返回水焓 376.8kj/kg，试求：当汽轮机的相对内效率由 0.75 变化到 0.64 时该电厂燃料利用系数的变化，并说明变化的原因。 解 根据机组参数可查焓熵图得h
26、0=3310kj/kg hh=2780kj/kg热电厂总的热耗量Qtp= = =pb0PbfwD)(08.0).3761(63=2.0 108 (KJ/h)汽轮机的理想循环热效率=0.18067.3761020fwht当相对内效率 =0.75 时,则机组的热损耗为ri)(1 mgibptmgcpgQ )1(mgritpc= 2 108 0.88 0.18067 0.75 (1-0.95)=1.1924 106kj/h当相对内效率 =0.64 时,则机组的热损耗为ri)1(2 mgibptmgcpg )1(mgritbptQ= 2 108 0.88 0.18067 0.64 (1-0.95)=1
27、.0175 106kj/h锅炉和管道热损失为= 2 108 (1-0.88)=24 106 (kj/h)1(bptbpQ电厂的燃料利用系数tpbpmgtptphtp QW111360= =0.874086680294.4tpbpmgtptphtp QQ222360= =0.874986681075.4由计算可见,该电厂燃料利用系数的变化主要是由于机械损失和发电损失的改变.19 . 某热电厂装有 C12-35/10 型一次调节抽汽式汽轮机，其有关参数为：p 0=3.43Mpa、t 0=435、p1=0.98Mpa、p c=0.0036Mpa 、h c=2030.4kj/kg、h 1=2332kj
28、/kg 、h wc=116.89kj/kg 、 b p=0.88、 mg=0.95、 hs=1、h hs=334.94kj/kg 假定给水焓为凝结水和回水供热的混合焓。如果热用户需要从该热电厂获得 62802 103kj/h 的供热量，对外供汽的凝结水全部返回。试求该汽轮机进入凝汽器的凝汽量，燃料利用系数及热化发电率。解 由汽轮机参数查焓熵图得 h0=3312kj/kg供热方面的热耗量为Qtp(h)= hsbp71368.62则 =71336 103(kg/h)94.01)(hsthD由机组的热平衡可得D0(h0-h1)+(D0-Dh)(h1-hc)= = mgelP360D0(h0-hc)=
29、Dh(h1-hc)+ gelgmcelchP)(360)(0= 95.0)4231(4.2145.33=35.48+7.4=42.88(t/h)故 Dc=D0-Dh=42.88-31.45=11.43(t/h)混合水焓值为kgjshwcf /82.768.4294.351963.10 热电厂总的热耗量Qtp= = =pb0PBfwD)(0.0).(.3=147.9 106 (KJ/h)热电厂的燃料利用系数= =0.717tpheltpQP36066109.478230热化发电量 6)(310mghDW热化供热量31hsh故热化发电率 =0.46694.320)1()(10hsmghQ20. 某
30、热电厂装有一台 C50-90/1.2 型汽轮机，若凝汽量最小为 17t/h 仍需发出额定功率 Pel=5000kW 时，它的最大抽汽量是多少？已知汽轮机的 p0=8.82Mpa，t 0=535，h 1=2682.5kj/kg ，h c=2298.97kj/kg， mg=0.95。解 根据机组参数由焓熵图查得 h0=3485kj/kg汽轮机额定功率为 Pe=50000kw 由功率方程得Dc(h0-hc)+Dh(h0-hh) =3600PemgDh(h0-hh)=3600Pe/ -Dc(h0-hc)Dh(3485-2682.5)=3600 50000/0.95-17 103(3485-2298.9
31、7)Dh=210.98(t/h)故其最大抽汽量为 210.98(t/h)第四章发电厂热力循环主要参数对电厂经济性的影响思考题及习题 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riti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tr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
32、irit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i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
33、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
34、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,avT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,avav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
35、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rh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 t c=tc1+ t + t其中 tt
36、c2-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
37、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
38、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
39、、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、q 2 q z 随 Z 的变化均认为是常数，此时，q 1=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 =riiriA1回热
40、再热循环与回热循环相比其效率的相对增长 =hi irri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rhriri和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 ri，这说明，回热机组采用中间再热后 削弱了给水效果。rhi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 . 某 200MW 汽轮发电机组，原设计参数为 p0=12.75Mpa、t
41、0=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h 0=3439kj/kg h0=3395 kj/kg hc=2006 kj/kghc=1957 kj/kg hfw=136.2 kj/kg 在原设计参数下 =0.4342.1364900fwct将新汽压力提高后 =0.441.57,fcth则该机组设计参数的热耗率为=9547.9kj/kw.h98.0243.06360 gmritq将新汽压力提高后的热耗率为=9396.3kj/kw.h5.1.0, g
42、rit则热耗相对变化值为 =1.59%9.47|36|0, q11. 某汽轮机的参数为 p0=3。43Mpa 、t 0=435、p c=0.0049Mpa、 ri=0.80、 mg=0.952。试求当排汽压力降到 0 .0039MPa 时，汽轮发电机组的热耗率改变了多少（相对值）？假定这时汽轮机的相对内效率不变。解: 根据机组参数查焓熵图和水蒸气表得h0=3310kj/kg hc=2135 kj/kghc=2105kj/kg hfw=136.2 kj/kg hfw=120.4 kj/kg在原设计参数下 =0.372.136050fwct将新汽压力提高后 =0.3784.9,fcth则该机组设计
43、参数的热耗率为=12775.4kj/kw.h52.0837.6600 gmritq将新汽压力提高后的热耗率为=12538.2kj/kw.h9,0, grit则热耗相对变化值为10%4.1275|38|%10|0, q=1.85%12 . 试用新汽参数 p0=3.43Mpa、t 0=435 ，排汽压力分别为 0.0083MPa 和 0.98MPa，t 0 不变，将 p0 由3.43Mpa 提高到 8.83Mpa，说明 p0 的提高对凝汽式汽轮机和背压机的影响那个大（以理想循环来说明）。 解: 根据机组参数查焓熵图和水蒸气表得对凝汽式机汽轮机： h 0=3310kj/kg h0=3220 kj/k
44、g hc=2185 kj/kghc=2015 kj/kg hfw=176.8kj/kg 在原设计参数下理想循环的效率为=0.3598.1763250fwt改变新汽压力后理想循环得效率为=0.3968.17632050, fwcth则效率相对变化为 =10.3% 10%359.0|%|, t对背压式机汽轮机：h 0=3310kj/kg h0=3220 kj/kg hc=2975 kj/kghc=2710 kj/kg hfw=758.6kj/kg 设计参数下理想循环效率为=0.1316.7583120fwct改变新汽压力后理想循环的效率为=0.207.200,fwcth则效率相对变化率为=58.2
45、% 10%3.|7|%1|, t由上式计算可见,初压的提高对背压式汽轮机影响较大。13. 在上题的条件下，提高初压力的同时将初温提高到 535，背压仍为 0.0083MPa 和 0.98MPa，对凝汽式汽轮机和背压式汽轮机的影响程度如何？ 解 根据机组参数查焓熵图和水蒸气表得(1)对凝汽式汽轮机： h0=3310kj/kg h0=3480 kj/kg hc=2185 kj/kghc=2120 kj/kg hfw=176.8kj/kg 在原设计参数下理想循环的效率为=0.3598.1763250fwct改变初温初压后理想循环得效率为=0.41.400,fwcth则效率相对变化为=14.7% 1%
46、359.0|12|%|, t对背压式汽轮机：h 0=3310kj/kg h0=3480 kj/kg hc=2975 kj/kghc=2875kj/kg hfw=758.6kj/kg 设计参数下理想循环效率为=0.1316.7583120fwct改变初温初压后理想循环的效率为=0.222.400,fwcth则效率相对变化率为=85.7% 10%3.|2|%1|, t由上式计算可见,改变初温初压后对背压式机组影响较大14. 当夏季水温升高时，排汽压力由 0.0049MPa 升高到 0.0078MPa，试分析凝汽器的真空变化对高参数和中参数机组热经济性的影响。若中参数机组的参数为：p 0=3.43M
47、pa、t 0=435 、p c=0.0049MPa；高参数机组的参数为：p 0=8.83Mpa、t 0=535、p c=0.0049MPa。解： (1)对高参数机组根据机组参数查焓熵图和水蒸气表得h0=3480kj/kg hc=2070 kj/kg hfw=136.2kj/kg 凝汽器真空变化后h0=3480 kj/kg hc=2115kj/kg h,fw=171.80kj/kg则 =0.4232.1364807fwt=0.41.50,fcth则效率相对变化为=2.4% 10%423.0|%1|, t(2) 对中参数机组根据机组参数查焓熵图和水蒸气表得h0=3310kj/kg hc=2175
48、kj/kg hfw=136.2kj/kg 凝汽器真空变化后h0=3310kj/kg hc=2185kj/kg h,fw=171.80kj/kg=0.3732.13605fwt=0.3588.70,fcth则效率相对变化率为=3.9% 10%3.0|5|%1|, t通过比较可见,凝汽真空变化对中参数机组影响较大15 已知某蒸汽中间再热发电厂的参数为：p b=13.83Mpa、t 0=540、p0=12.75Mpa、p c=0.0049Mpa、 b=0.91。高压缸排汽 p,rh=2.45MPa，高压缸相对内效率 =0.86，再热器r出口压力 p,rh=2.26MPa、t ,rh=540，中压缸进口 p,rh=2.06MPa、t ,rh=53
