Question

3．如題圖所示，中國研發(fā)的二進制地熱發(fā)電是利用熱源進行二次發(fā)電，渦輪機1是被高溫、高壓水蒸汽推動后帶動發(fā)電機1發(fā)電；渦輪機2是利用沸點較低的介質戊烷或異丁烷之類的有機物質、氨與水的混合液等進行加熱，產(chǎn)生低溫、高壓蒸汽推動后帶動發(fā)電機2發(fā)1體發(fā)電．這樣高溫和低溫蒸汽都能夠被充分利用．據(jù)推算日本到2020年可開發(fā)12萬千瓦的低溫（53～120℃）熱源進行發(fā)電．
（1）地熱發(fā)電是把地下熱能轉換為機械能，然后再轉換為電能的生產(chǎn)過程．
（2）這些推動渦輪機的高壓氣體是水或低溫介質汽化產(chǎn)生的；若回灌井中水的深度為h，井的上端水所受蒸汽壓強為p，則回灌井中水產(chǎn)生的最大壓強是ρ_水gh+p．
（3）若煤的燃燒值約為3.0×10⁷J/kg，到2020年日本利用二進制發(fā)電每小時可節(jié)約48噸標準煤（假設利用煤發(fā)電的效率為30%）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)“渦輪機1是被高溫、高壓水蒸汽推動后帶動發(fā)電機1發(fā)電”可知，熱能先轉化為渦輪機的機械能，再轉化為電能；
（2）分析水或低溫介質前后的狀態(tài)，可判斷是哪種物態(tài)變化；
回灌井中水產(chǎn)生的最大壓強等于上方水產(chǎn)生的壓強和上方蒸汽壓強之和，據(jù)此求解；
（3）根據(jù)低溫熱源發(fā)電的功率和時間計算出產(chǎn)生的電能；用標準煤發(fā)電產(chǎn)生的電能與它相等，再根據(jù)用煤發(fā)電的效率η=$\frac{{W}_{電}}{{Q}_{放}}=\frac{{W}_{電}}{mq}$可計算節(jié)約標準煤的質量．

解答 解：（1）渦輪機1是被高溫、高壓水蒸汽推動后帶動發(fā)電機1發(fā)電的，地下熱能先轉換為渦輪機1的機械能，
渦輪機1帶動發(fā)電機1發(fā)電，再將機械能轉化為電能．
（2）水或低溫介質是液態(tài)的，水或低溫介質由液態(tài)變?yōu)楦邏簹怏w的過程是汽化現(xiàn)象；
回灌井底部受到上方水產(chǎn)生的壓強和上方蒸汽壓強，
所以回灌井中水產(chǎn)生的最大壓強：p_最大=ρ_水gh+p；
（3）根據(jù)題意可知，低溫熱源發(fā)電功率P=12×10⁴kW，工作時間t=1h，
所以低溫熱源產(chǎn)生的電能：
W_電=Pt=12×10⁴×10³W×3600s=4.32×10¹¹J，
用標準煤發(fā)電產(chǎn)生的電能與它相等，又因為用煤發(fā)電的效率η=$\frac{{W}_{電}}{{Q}_{放}}=\frac{{W}_{電}}{mq}$，
所以可節(jié)約標準煤的質量：m=$\frac{{W}_{電}}{ηq}$=$\frac{4.32×1{0}^{11}J}{30%×3.0×1{0}^{7}J/kg}$=4.8×10⁴kg=48t．
故答案為：（1）機械，電；（2）汽化，ρ_水gh+p；（3）48．

點評 本題主要考查了能量轉化問題、壓強的計算和發(fā)電效率的計算等知識點，是一道綜合試題；正確理解文中的相關信息是解題的關鍵．