Question

水在熱電廠的鍋爐中變?yōu)樗�蒸氣，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(gè)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5.6×10⁵ kW，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．

Answer 1

分析：（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η=

P有用

P總

計(jì)算出水蒸氣的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率．

解答：解：（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(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；
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(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：η=

P電

P機(jī)+P內(nèi)

×100%=

5.6×108W

7×108W+8.82×108W

×100%≈35.4%；
答：（1）這個(gè)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%．

點(diǎn)評：本題考查功率、熱機(jī)效率及能量轉(zhuǎn)化的效率，要求學(xué)生能熟練掌握相應(yīng)公式．