一、问答题：
1.为什么纯凝汽式汽轮发电机的汽耗率大于回热式汽轮发电机的汽耗率,而热耗率则小于回热式？
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D 0 和汽耗率d 0。 回热式汽轮发电机组的 g
m i r
q ηηη3600
0=
[kj/kw.h]
纯凝汽式汽轮发电机组的 g
m i co q ηηη3600
=
[kj/kw.h]
因为i i
r
ηη
> 所以 q 0 用了回热加热，减少了冷源损失，提高了给水温度，与纯凝汽机组相比热耗率q 0降低，提高了热经济性。 2. 用热量法和火用方法计算发电厂热功转换过程的损失和热经济性，结果有何不同？ 答：用热量法和火用方法计算电厂的总热效率和总火用效率值基本相同,但不同方法计算的各部位损失的大小和方向不同。用热量法计算时,汽轮机的冷源损失?Qc,是所有热损失中最大的,而锅炉的换热损失则较小,而用火用方法计算时其火用损失最大处是在锅炉而不是在凝汽器中的火用损失，这主要是因为锅炉内存在巨大的换热温差?T b 所导致锅炉的 ? E b 远大于?E t 和?E c .因此要提高电厂的经济性，必须设法降低电厂能量转 换过程中各环节的不可逆性,特别是减少锅炉的巨大的换热温差?T b 。 3. 为什么说供电标准煤耗率是热力发电厂最完善热经济性指标？ 答：由煤耗率的表达式b=3600/Q b ηcp kg/(kw.h)可看出煤耗率除与全厂热效率 η cp 有关 外,还与煤的低位发热量Q b 有关,为使煤耗率能作为各电厂之间的比较指标，采用了”标准煤耗率”b s 作为通用的热经济指标,即b s =3600/29270ηcp ,由于ηcp 反映了能量转换的全过程,故标准煤耗率是一个较完善的热经济指标。 4. 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。 5. 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. “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。 7. 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。 8. 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ri t i ηηη=。当初参数提高时，它有不同的变化方向；对蒸汽流量较大的大容量汽轮机，t η提高，ri η降低很小；因此提高蒸 T en T s c Q ? c E ? 汽的初参数可以提高汽轮机的i η。对于蒸汽流量较小的小容量汽轮机，ri η的降低可能大于热效率t η的提高，此时提高蒸汽的初参数会降低汽轮机的i η，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，采用高参数才能提高机组的热经济性。 9. 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P rh 选的过低时，由于附加循环平均吸热温度, av T 低于基本循环的平均吸热温度T av 使整个再热循环效率下降。反之，如P rh 选的过高，虽然附加循环的吸热平均温度, ,av T 高于av T 的数值可能很大；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t rh 有利于增加附加循环吸热过程平均温度rh T ，因此希望T rh 越高 越好；但它受再热方法和所采用钢材的限制，中间再热后温度t rh 一般选择等于蒸汽初 温度的值。 10. 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p c 降低,取决于凝汽器中排汽凝结水的温度t c 的降低。 已知 t c =t c1+?t + δt 其中 ?t ＝t c2-t c1 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0～11 ℃； t c1,t c2为冷却水进、出口温度，℃；δt 为凝汽器的端差,δt = t c -t c2,它与凝汽器的面积、管材、冷却水量等有关。δt 一般为3-10℃。 由上式可见，冷却水进口水温度t c1受自然环境决定， 是降低p c 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p c 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t c1一定，汽轮机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?P e 与同时循环水泵耗功也增加的?P pu 差值最大时的背压即为最佳真空。 二、计算题： 1、某一朗肯蒸汽循环，汽轮机进汽参数为：p0=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 h 0=3310 kj/kg h c =2110 kj/kg h c ‘ =133.7 kj/kg t c ’=32.90 kj/kg s c =7.0 kj/kg s 1‘=0.4762 kj/kg. （1） 郎肯循环的热效率为 c tc h h hc h '00--= η= 7 ,137331*********--=0.378 （2）同温限卡诺循环热效率为 1 1T Tc tc - =η=1-(32.9+273)/(435+273)=0.568 （3）对卡诺循环：熵增为 k kg kj T c h h s ./48.4237 4357.1373310' 0=+-= -=? 火用损失为k kg kj s T E en ./04.122348.4237=?=?=? （4）对朗肯循环 熵增为=-=?' 1s sc s 7-0.4762=6.5238kj/kg.k 火用损失为k kg kj s T E en ./99.178********.6=?=?=? 2、某一火力发电厂按朗肯循环工作，已知汽轮机的参数p 0=12.7599Mpa,温度为t 0=540℃,排气压力p c =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 h 0=3310 kj/kg h c =2065kj/kg t c =32.90℃ s ‘ 2=6。75kj/kg 由饱和水蒸汽表查得 h ’1=137.7kj/kg.k s ’1=0.4762 kj/kg. 故平均吸热温度为 K T T T T Tave c c 93.516) 273 9.32273535ln( 9.325351) ln(00=++-- =-= 平均放热温度为 T=t+273=32.9+273=305.9K (2)理想循环的效率为 Tave T tc 21- =η=1-305.9/516.93=40.8% 3、若已知pb=3.9Mpa,tb=450℃,p0=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 h b =3335kj/kg s b =6.96kj/kg.k h 0=3305 kj/kg s 0=7.0kj/kg.k 锅炉出口蒸汽火用值为 e b =(h b -T en s b )-(h en -T en s en ) 汽轮机进口蒸汽火用值为 e 0=(h 0-T en s 0)-(h en -T en s en ) 故主蒸汽管道中火用损失 ?e p =(h b -T en s b )-(h 0-T en s 0) =(h b -h 0)-T en (s 0-s b )=(3335-3305)+T en (7.0-6.96) =30+0.047T en 4、一台200MW 汽轮发电机组，若热耗率下降4.1816kj/(kw.h)，年运行小时数n=6000h ，试问一年节约多少标准煤? S T T p e ? 解: 一台200MW 汽轮发电机组一年的发电量为 W=(200?106 ?6000?3600)/(3600?1000)=12?108 (kw.h) 故一年内节约标准煤 B ?=(W ?4.1816)/Q l =12?108?4.1816/29280=171.44吨 5、某凝汽式发电厂的热耗率为10764.3kj/(kw.h)，生产过程中每发1kw.h 电各处的损失为： 锅炉设备971.3kj 、主蒸汽管道96.3kj 、凝汽器4777.14kj 、机械损失113kj 、发电损失75.4kj 。试求发电机组的绝对内效率和发电厂的效率? 解：汽轮发电机组的绝对内效率为 %79.487 .963.9713.107644.7511314.477711=--++- =?-?-?+?+?- =p b cp g m c i q q q q q q η 发电厂的效率为 % 95.433 .107644 .7511314.47773.963.9713.10764=-----= ?-?-?-?-?-= cp g m c p b cp cp q q q q q q q η 6、若汽轮发电机组按朗肯循环工作，有关参数为pb=13.83Mpa 、tb=540℃、p0=12.75Mpa 、 t0=535℃、pc=0.0049Mpa 、ηb=0.88、ηri=0.86、ηg=0.985、ηm=0.985、ζap 不计泵效率。 试求下列各经济指标： （1）汽轮发电机组的汽耗量、汽耗率、热好量、和热耗率； 1)锅炉设备的热耗量、煤耗量； 2)发电厂的热耗量、热耗率、热效率、和标准供电煤耗率； (2)讨论这些指标之间的关系，指出那些指标是较完善的，为什么？ 解：根据锅炉和汽轮机的参数，从水蒸汽表及焓熵图中查得 h b =3440kj/kg h 0=3430 kj/kg h ca =2005 kj/kg h wc =136.5 kj/kg (1) 汽轮发电机组的经济指标 汽耗量 g m ri ca el h h P D ηηη)(36000-= = 985 .0985.086.0)20053430(1000 2003600???-?? =605545（kg/h ） 汽耗率 d 0=D 0/P el =605545/200000=3.03[kg/(kw.h)] 热耗量 Q 0=D 0(h 0-h wc )=605545? (3430-136.5 )=1994.6?106 (kj/h) 热耗率 q 0=d 0(h 0-h wc )=3.00? (3430-136.5)=9971.8[kj/kw.h] (2)锅炉设备的热经济指标 b b b hw c h D Q η) (0-= = 88 .0) 5.1363440(605545-=2273.20?106 (kj/h) 标准煤耗量 B=Q b /Q l =2273.20?106 /29270?10=77.6t/h (3)发电厂主要热经济指标 管道效率 wc b w c p h h h h --=0η =(3430-136.5)/(3440-136.5)=0.9969 热耗率 o b cp q q ηη0 = = 88 .09969.08.9971?=11366.83[kj/kw.h] 热耗量 Q cp =BQ l =2273l.20?106 (kj/h) 热效率 cp el cp Q p 3600= η= l el BQ p 3600=3600/q cp =3600/11366.83=0.317 发电标准煤耗量 cp s b η123 .0= =0.123?103 /0.317=388[g 标准煤/kw.h] 标准供电煤耗率 ab s ab s n b P P B b ζ-= -= 1=388/(1-0.07)=417[g 标准煤/kw.h] 7、某电厂燃用 Q l =20515kj/kg 的煤，B=148.5?103 t/a ，发出电量 W=200?106 (kw/a)，厂 用电率ap ζ=0.07，试求供电的标准煤耗率 . 解 cp el cp Q p 3600= η=l el BQ p 3600 发电标准煤耗量 cp s b η123 .0= =el l P BQ 3600123.0= 3 3 310 200360020515 10105.148123.0???? =0.520[kg 标准煤/kw.h] 标准供电煤耗率 ab s ab s n b P P B b ζ-= -= 1=520/(1-0.07)=559.1[g 标准煤/kw.h] 8、 某电厂汽轮发电机组的功率为50MW ，p b =8.99Mpa 、t b =540℃、p 0=8.83Mpa 、t 0=535℃、 p c =0.0049Mpa 、ηb =0.88、ηri =0.86、ηg =0.98、ηm =0.97,不计水泵焓升，试求： （１） 发电厂的热效率； （２） 每发一度电，锅炉设备、新汽管道、凝汽器、汽轮发电机组的机械和发电机 均有损失，指出这些损失所占的百分数，并列出热平衡表 解 根据机组参数，从水蒸汽表和焓熵图中查得 h b =3485 kj/kg h 0=3475 kj/kg h ca =2065 kj/kg h wc =136.3 kj/kg 汽轮机理想循环的热效率 wc ca t h h h h --= 00η= 3 .136347520653475--=0.442 管道热效率 wc b w c p h h h h --= 0η= 3 .13634853.1363475--=0.997 故发电厂的热效率为 m g ri t p b cp ηηηηηηη==0.88?0.997?0.422?0.86?0.98?0.97=0.317 （1） 热平衡表为 发电厂的热平衡 项目 符号 数值 (kj/ww.h ） 所占百分数（%） 锅炉设备 ?q b 432 12 蒸气管道 ?q p 9.36 0.26 冷源损失 ?q l 2012.04 55.89 机械损失 ?q m 34.56 0.96 发电损失 ?q g 21.96 0.61 总损失 ∑ ?q 2509.92 69.72 全厂效率 cp η 30.28 9、 某200MW 汽轮发电机组，原设计参数为p 0=12.75Mpa 、t 0=535℃、p c =0.0049Mpa 、 ηri =0.882、ηmg =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 h 0'=3395 kj/kg h c =2006 kj/kg h c '=1957 kj/kg h fw =136.2 kj/kg 在原设计参数下2 .13634392006343900--= --= fw c t h h h h η=0.434 将新汽压力提高后2 .1363395195733950 ,, ,0, --= --= fw c t h h h h η =0.441 则该机组设计参数的热耗率为 985 .00882434.03600 3600 0??= = g m ri t q ηηηη=9547.9[kj/kw.h] 将新汽压力提高后的热耗率为 985.00882441.03600 3600 ' ,??= = g m ri t q ηηηη=9396.3[kj/kw.h] 则热耗相对变化值为 9 .9547| 9.95473.9396|||0 00 , -= -q q q =1.59% 10. 某汽轮机的参数为p 0=3.43Mpa 、t 0=435℃、p c =0.0049Mpa 、ηri =0.80、ηmg =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 h 0=3310kj/kg h c =2135 kj/kg h c '=2105kj/kg h fw =136.2 kj/kg h fw '=120.4 kj/kg 在原设计参数下2 .13633102135331000--= --= fw c t h h h h η=0.37 将新汽压力提高后4 .120339521053310, , 0, --= --= fw c t h h h h η =0.378 则该机组设计参数的热耗率为 952 .008037.03600 3600 0??= = g m ri t q ηηηη=12775.4[kj/kw.h] 将新汽压力提高后的热耗率为 952 .0080377.03600 3600 , ,??= = g m ri t q ηηηη=12538.2[kj/kw.h] 则热耗相对变化值为 100%4 .12775| 4.127752.12538|%100||0 00 ,?-= ?-q q q =1.85% 11.试用新汽参数p 0=3.43Mpa 、t 0=435℃ ，排汽压力分别为0.0083MPa 和0.98MPa ，t 0不变，将p 0由3.43Mpa 提高到8.83Mpa ，说明p 0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 h 0'=3220 kj/kg h c =2185 kj/kg h c '=2015 kj/kg h fw =176.8kj/kg 在原设计参数下理想循环的效率为 8 .17633102185331000--= --= fw c t h h h h η =0.359 改变新汽压力后理想循环得效率为 8 .1763220201532200 ,, ,0,--= --= fw c t h h h h η =0.396 则效率相对变化为 100%359 .0| 359.0396.0|%100| |, ?-= ?-t t t ηηη=10.3% 对背压式机汽轮机：h 0=3310kj/kg h 0'=3220 kj/kg h c =2975 kj/kg h c '=2710 kj/kg h fw =758.6kj/kg 设计参数下理想循环效率为 6 .75833102975331000--= --= fw c t h h h h η=0.131 改变新汽压力后理想循环的效率为 6 .7583220271032200 ,, ,0,--= --= fw c t h h h h η =0.207 则效率相对变化率为 100%131 .0| 131.0207.0|%100| |, ?-= ?-t t t ηηη=58.2% 12. 已知某蒸汽中间再热发电厂的参数为：p b =13.83Mpa 、t 0=540℃、p 0=12.75Mpa 、p c =0.0049Mpa 、ηb =0.91。高压缸排汽p ,rh =2.45MPa ，高压缸相对内效率εηr =0.86，再热器出口压力p ,,rh =2.26MPa 、t ,,rh =540℃，中压缸进口p ,,,rh =2.06MPa 、t ,,,rh =535℃，中压缸相对内效率η,,ri =0.9，中压缸排汽为0.26 MPa ，低压缸相对内效率ηri ,=0.84，假定无回热，P=200MW ，厂用电率7%。试计算下列指标： （1） 试绘制汽轮机的膨胀过程线。 （2） 汽轮发电机组：汽耗量和汽耗率，热耗量和热耗率； （3） 锅炉设备：热耗量，标准煤耗率和蒸汽生产率； （4） 全厂：热耗量、热耗率、热效率、标准发电煤耗率和供电煤耗率。 解：（1） 根据锅炉和机参数查焓熵图和水蒸气表得 锅炉出口: h b =3450 kj/kg 高压缸进口:h 0=3455 kj/kg h ’t0=2955 kj/kg h ’rh =3023.6 kj/kgv 再热器出口:h ’’rh =3550 kj/kg 中压缸进口:h ’’’rh =3545 kj/kg h ’trh =2955 kj/kg h ,tc =2300 kj/kg （2）汽轮机主要热经济指标如下 汽耗量 h (kj/kg) 3545 3445 0.26Mpa p c 0.0049Mpa 3043 3023.6 2955 2935 2300 h ,rh h ’’’trh h ’trh p 0 t 0 h 0 p ’’’rh =2.06mpa t ’’’rh =535 h tc h ’’’rh S (kj/kg.k) h to P , rh P ,, rh g m ri tc trh ri trh rh r t e h h h h h h P D ηηη η ηε])()()[(3600, ,, , ,, , ,0 ,00-+-+-= 985 .098.0]84.0)23002955(9.0)29553545(86.0)29953445[(20000 3600?-+-+-?= =496.394(t/h) 汽耗率 d o =D 0/P e =496394/200000=2.482 [kg/(kw.h)] 热耗率Q 0=D 0[h 0-h ,c +(h ,,rh -h ,rh )] =496394(3445-136.2+3550-3023.6) =1903.77(Gj/h) 热耗率200000 10 77.19036 00?= = e P Q q =9518.85[kj/kw.h] （3）锅炉设备 热耗率91 .077.19030 = = b b Q Q η=2092.05(Gj/h) 标准煤耗率3 6 10292701005.2092??= = l b Q Q B =71.47(t/h) 蒸汽生产率71470 4963940==B D G =6.945(kg/kg 煤) （4）全厂管道效率 6 .302335502.13634506.302335452.1363445, ,,,,0-+--+-= -+-?+-= rh rh c b rh c p h h h h q h h η=0.997 热耗量 997 .005.20920 = = =p b l cp Q BQ Q ηη=2094.78(Gj/h) 热耗率998.091.085.95180 ?= = p b cp q q ηη=10481.23[kj/kw.h] 热效率23.10481360036003600= == cp cp el cp q Q P η=0.343 标准发电煤耗率 343.0123.0123 .0== cp s b η=358[g 标准煤/kw.h] 供电标准煤耗率07 .013581-=-=ab s n s b b ξ=385[g 标准煤/kw.h] 热力发电厂课后习题答案 第一章热力发电厂动力循环及其热经济性 1、发电厂在完成能量的转换过程中，存在哪些热损失？其中哪一项损失最大？为什么？各项热损失和效率之间有什么关系？ 能量转换：化学能—热能—机械能—电能（煤）锅炉汽轮机发电机 热损失： 1）锅炉热损失，包括排烟损失、排污热损失、散热损失、未完全燃烧热损失等。2）管道热损失。 3）汽轮机冷源损失: 凝汽器中汽轮机排汽的气化潜热损失；膨胀过程中的进气节流、排气和部损失。 4）汽轮机机械损失。 5）发电机能量损失。 最大：汽轮机冷源热损失中的凝汽器中的热损失最大。 原因：各项热损失和效率之间的关系：效率=（1-损失能量/输入总能量）×100%。 2、发电厂的总效率有哪两种计算方法？各在什么情况下应用？ 1）热量法和熵方法（或火用方法或做功能力法） 2）热量法以热力学第一定律为基础，从燃料化学能在数量上被利用的程度来评价电厂的热经济性，一般用于电厂热经济性的定量分析。熵方法以热力学第二定律为基础，从燃料化学能的做工能力被利用的程度来评价电厂的热经济性，一般用于电厂热经济性的定性分析。 3、热力发电厂中，主要有哪些不可逆损失？怎样才能减少这些过程中的不可逆损失性以提高发电厂热经济性？ 存在温差的换热过程，工质节流过程，工质膨胀或压缩过程三种典型的不可逆过程。 主要不可逆损失有 1) 锅炉有温差换热引起的不可逆损失；可通过炉打礁、吹灰等措施减少热阻减少不可逆性。 2) 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。 3) 主蒸汽管道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。 4）汽轮机中不可逆膨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。 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。 4、发电厂有哪些主要的热经济性指标？它们的关系是什么？ 主要热经济性指标有：能耗量（汽耗量，热耗量，煤耗量）和能耗率（汽耗率，热耗率，煤耗率）以及效率。 能耗率是汽轮发电机生产1kW.h的电能所需要的能耗量。（公式） 5、给出汽耗率的定义及其与电功率Pe、单位进气做功wi以及单位进气热耗 q0相互关系的表达式，说明汽耗率不能独立用作热经济性指标的原因是什么？汽耗率：汽轮发电机组每生产1kW.h的电量所需要的蒸汽量，成为汽轮发电机组 的汽耗率。用d表示。 d=3600/ωiηmηg=3600/q0ηiηmηg= D0/Pe 原因：它不直接与热效率相关，主要取决于汽轮机实际比功wi的大小，因此d 不能单独用作热经济性指标。只有当q0一定时，d才能反映电厂热经济性。 6、为什么说标准煤耗率是一个比较完善的热经济性指标？ 由煤耗率的表达式b=3600/ηcpQnet kg/(kw.h)，可看出煤耗率除与全厂热效率ηcp有关外,还与煤的低位发热量有关，为了有一个便于各电厂之间比较的通用指标，采用了“标准煤耗率”bcp作为通用的热经济指标,即bcp =3600/(29270ηcp), 由于ηcp反映了能量转换的全过程,故标准煤耗率是一个较完善的热经济指标。 9、回热式汽轮机比纯凝气式汽轮机绝对效率高的原因是什么？ 1）回热使汽轮机进入凝汽器的凝汽量减少了，汽轮机冷源损失降低了。 2）回热提高了锅炉给水温度，使工质在锅炉的平均吸热温度提高，使锅炉的传热温差降低,熵增减少，做功能力损失减少。 3）汽轮机抽气给水的传热温差小，做功能力损失减小了，提高了电厂的热经济性。 10、什么“回热抽汽做功比Xr”？Xr在分析回热循环热经济性时起什么样的作用？ 回热抽汽做功比：回热抽汽所做的功在总功中的比例，Xr=Wir/Wi。 Xr越大，表明回热抽汽在汽轮机中的做功量越大，那么凝汽做功相对越低，冷源损失就越少，绝对效率越高。 第一章发电厂热力过程的理论基础思考题及习题 (2) 第二章凝汽式发电厂极其热经济性 (8) 第三章发电厂热力循环主要参数对电厂经济性的影响 (15) 第四章发电厂局部性热力系统及设备 (24) 第五章发电厂原则性热力系统 (35) 第六章发电厂全面性热力系统 (37) 《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：评价实际热力循环的方法有两种：一种是热量法（既热效率法） ，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：热量法考虑热的数量平衡关系，而 火用方法 不仅考虑热的量，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T en 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 i ,t i ）可 逆的变到与环境状态（P en,t en ）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 火用的定义可见，当环境温度 T en 为常数时，火用只是热源温度T 或工质进口状 态（P l ,t l ）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： p Q o 100% 色 乂 100% （其中Q p 为节流过程中热量损失） P Q p Q p P 对于节流过程用火用方法计算的火用效率为 p ex 业 100% W E p 100% e n e n 填空 1．按输出能源分,火电厂分为凝汽式电厂和。 答：热电厂 变为的工厂，称为发电厂。 答：电能 3.水电厂可分为、引水式水电厂和混合式水电厂。 答：堤坝式水电厂 4.核电厂的系统由核岛和组成。 答：常规岛 5.自然界中现成存在，可直接取得和利用而又改变其基本形态的能源称为。答：一次能源 6.由一次能源经加工转换的另一种形态的能源。 答：二次能源 7.火力发电厂的能量转换过程为。 答：燃料的化学能→热能→机械能→电能 8. 水力发电厂的能量转换过程为。 答：水的位能→动能→机械能→电能 9.水电站所用的发电机为。 答：水轮发电机 10.火力发电厂所用的发电机为。 答：汽轮发电机 12.既可以是电力用户，又可以是发电厂的是电厂。 答：抽水蓄能电厂 13. 是变换和分配电能的设备。 答：变压器 14. 可将高电压变为低电压。 答：电压互感器 15. 是限制短路电流的设备。 答：电抗器 16.通常把生产、变换、输送、分配和使用电能是设备称为。 答：一次设备 17.对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、件事和保护的设备称为。答：二次设备 18.由一次设备，如：发电机、变压器、断路器等按预期生产流程所连成的电路，称 为。 答：一次电路或电气主接线 19．在对称三相电路中仅画出其中一相设备的连接用来表示三相电路的电路图称为_________。 答：单线图 20．发电厂或变电所中的___________按照设计要求连接而构成的电路称为电气主接线。答：各种一次设备 21. 根据电气主接线的要求，由开关电器、母线、保护和测量设备以及必要的辅助设备和建 筑物组成的整体即为_________。 答：配电装置。 22.能接通正常工作电流，断开故障电流和工作电流的开关电器是_________。 答：断路器 23.电气主接线中应用最多的开关电器是_________。 答：隔离开关 24. _________起汇集和分配电能的作用。 答：母线 25.在多角形接线中，检修一台断路器时，多角形接线变成___________，可靠性降低。 答：开环运行 26.发电厂和变电所的电气主接线必须满足__________、灵活性和经济性。 答：可靠性 27.我国一般对35kV及以下电压电力系统采用中性点不接地或经消弧线圈接地，称为 _________。 答：小电流接地系统 28.我国一般对110kV及以下电压电力系统采用中性点直接接地，称为_________。 答：大电流接地系统 29．旁路母线的作用是____________。 答：可代替线路断路器工作 30.无母线电气主接线的形式有桥形接线、___________和单元接线。 答：角型接线 31.发电厂和变电所的电气设备分为三种运行状态。 答：运行、备用和检修 32.为了保证大型枢纽变电所所用电的供电可靠性，应装设变压器。 答：备用 33.当线路停电检修时，必须将线路隔离开关线路侧的__________合上。 答;接地刀闸 热力发电厂 一、名词解释 1．冷源损失 汽轮机排汽在凝汽器中的放热量。 2．汽轮机装置内效率 汽轮机单位时间内所做的实际内功（焓降）与热耗量之比。 3. 管道效率 汽轮机的热耗量与锅炉热负荷之比。用来表征蒸汽从锅炉流至汽轮机进口，由于发生压力损失和散热损失而导致的能量损失。 4．厂用电率 厂用电量占电厂发电量的百分比。 5．汽轮发电机组热耗率 汽轮发电机组每生产1kW×h的电能所消耗的热量。 6．汽轮发电机组汽耗率 汽轮发电机组每生产1kW×h的电能所需要的蒸汽量。 7．凝汽式电厂的热耗率 发电厂每生产1kW×h的电能所需要的热量。 8．汽轮机相对内效率 汽轮机实际内功（焓降）与理想内功（焓降）之比。 9．凝汽式电厂的全厂热效率 发电厂输出的有效能量（电能）与输入总能量（燃料化学能）之比10．循环热效率 汽轮机在单位时间内输出内功与循环吸热量之比。 11．安全阀 用于锅炉、压力容器及管道上的保护阀门。当容器内压力超过规定值时，可以自动开启，排出介质，当容器内压力恢复正常时能自动关闭。12．疏水泵 提高疏水压力，将疏水打入到本级加热器出口水中的泵。 13．前置泵 置于给水泵前、与之串联运行的泵。其转速较低，必须汽蚀余量较小，能提高给水泵入口压力，防止给水泵汽蚀。 14．排污扩容器 对锅炉连续排污水进行扩容、降压，回收利用其扩容蒸汽，减少系统的汽水损失。 15．除氧器抽汽调节阀 用于除氧器的定压运行，能将汽轮机抽汽节流至给定的除氧器工作压力。 16．抽汽逆止阀 保证汽轮机抽汽的单向流动（由汽轮机至加热器），防止管内蒸汽或加热器内汽水倒流入汽轮机的一种阀门。 17．主给水再循环 将主给水泵出口的给水通过管道返回除氧水箱，防止给水泵在汽轮机低负荷时由于给水流量不足发生汽蚀。 18．主凝结水再循环 将凝结水泵出口的凝结水通过管道返回凝汽器热井，防止凝结水泵在汽轮机低负荷时由于凝结水流量不足发生汽蚀。 19．高压加热器水侧旁路 在高压加热器出现故障时，将其切除，这时给水所流经的管路。20．轴封加热器 利用汽轮机各汽缸末端的轴封漏出的汽气混合物加热凝结水的间壁式换热器，位于凝结水泵与最末级低压加热器之间。 二、单项选择题（从下列各题四个被选答案中选出一个正确答案，并将其题号写在题干后面的括号内。答案选错或未作选择者，该题无分）1．高压加热器的旁路阀门若关闭不严＿＿。（②） ①降低机组的安全性②会降低机组的经济性 ③对机组的安全性和经济性都有影响④对机组安全性和经济性都无影响 2．汽轮机Ⅰ,Ⅱ级旁路（即高、低压旁路）的减温水＿＿。（③） ①都来自给水②都来自凝结水 ③分别来自给水和凝结水④都来自循环水 3．凝结水泵和给水泵都需要设置＿＿。（④） ①再循环管和抽空气管②抽空气管和逆止阀 单项选择题 1、电厂实际生产的能量转换过程中，在数量上以下列哪种热量损失为最大？（D） A、锅炉损失 B、汽轮机内部损失 C、管道损失 D、冷源损失 2、凝汽式发电厂的发电煤耗率可表示为：（A） A、发电厂在一段时间内耗用的总煤量与发电量之比 B、发电厂在一段时间内耗用的总煤量与对外供电量之比 C、发电厂在一段时间内耗用的总煤量与平均负荷之比 D、发电在在一段时间内耗用的总煤量与厂用电之比 3、随着回热加热级数的增多，（C）。 A、回热循环效率的增加值逐渐增多 B、回热循环效率的增加值不变 C、回热循环效率的增加值逐渐减少 4、其它条件不变，提高蒸汽初压力循环效率的变化将：（D） A、提高 B、降低 C、不一定 D、先提高后降低 5、其它条件不变提高蒸汽初温，循环效率提高的原因是（B） A、冷源损失数量减少 B、平均吸热温度提高 C、蒸汽湿度减少 D、蒸汽容积流量增加 6、再热机组在各级回热分配上，一般采用增大高压缸排汽的抽汽量，降低再热后第一级回热的抽汽量是为了（A）。 A、减少给水加热过程的不可逆损失 B、尽量利用高压缸排汽进行回热加热 C、保证再热后各回热加热器安全 D、增加再热器后各级回热抽汽的抽汽作功量 7、采用中间再热的目的是：（B） A、提高回热经济性 B、提高初参数后使排汽湿度不超过允许值 C、提高机组设计功率 D、利用锅炉烟道的余热以降低排烟温度 8、提高蒸汽初温，其它条件不变，汽机相对内效率（A）。 A、提高 B、降低 C、不变 D、先提高后降低 9、提高蒸汽初压，其它条件不变，汽机相对内效率（B）。 A、提高 B、降低 C、不变 D、先降低后提高 10、若提高凝汽器真空，机组出力增加ΔNd,循环水泵功率增加ΔNs，则最佳真空为：（A）。 A、ΔNd-ΔNs之差最大时对应的真空 B、ΔNd/ΔNs最大时对应的真空 C、（ΔNd-ΔNs)/ΔNs 最大时对应的真空 D、（ΔNd-ΔNs)/ΔNd 最大时对应的真空 11、常用的烟气中间再热，再热后蒸汽的（B） A、温度增加，压力增加 B、温度增加，压力下降 C、温度下降，压力下降 D、温度不变，压力下降 12、采用中间再热，导致回热的热经济效果（B） A、增强 B、减弱 C、可能增加也可能减弱 D、不变 13、提高蒸汽初压主要受到（A） 热力发电厂 一、名词解释 1. 冷源损失 汽轮机排汽在凝汽器中的放热量。 2. 汽轮机装置内效率 汽轮机单位时间内所做的实际内功（次含降）与热耗量之比。 3. 管道效率 汽轮机的热耗量与锅炉热负荷之比。用来表征蒸汽从锅炉流至汽轮机进口，由于发生压力损失与散热损失而导致的能量损失。 4. 厂用电率 厂用电量占电厂发电量的百分比。 5. 汽轮发电机组热耗率 汽轮发电机组每生产1kW h的电能所消耗的热量。 6. 汽轮发电机组汽耗率 汽轮发电机组每生产1kW h的电能所需要的蒸汽量。 7. 凝汽式电厂的热耗率 发电厂每生产1kV^ h的电能所需要的热量。 8. 汽轮机相对内效率 汽轮机实际内功以含降）与理想内功以含降）之比。 9. 凝汽式电厂的全厂热效率 发电厂输出的有效能量（电能）与输入总能量（燃料化学能）之比 10. 循环热效率 汽轮机在单位时间内输出内功与循环吸热量之比。 11. 安全阀 用于锅炉、压力容器及管道上的保护阀门。当容器内压力超过规定值时,可以白动开启，排出介质，当容器内压力恢复正常时能白动关闭。 12. 疏水泵 提高疏水压力，将疏水打入到本级加热器出口水中的泵。 13. 前置泵 置于给水泵前、与之串联运行的泵。其转速较低，必须汽蚀余量较小能提高给水泵入口压力，防止给水泵汽蚀。 14. 排污扩容器 对锅炉连续排污水进行扩容、降压，回收利用其扩容蒸汽，减少系统的汽水损失。 15. 除氧器抽汽调节阀 用于除氧器的定压运行，能将汽轮机抽汽节流至给定的除氧器工作压力。 16. 抽汽逆止阀 保证汽轮机抽汽的单向流动（由汽轮机至加热器），防止管内蒸汽或加 热器内汽水倒流入汽轮机的一种阀门。 17. 主给水再循环 将主给水泵出口的给水通过管道返回除氧水箱，防止给水泵在汽轮机低负荷时由于给水流量不足发生汽蚀。 18. 主凝结水再循环 将凝结水泵出口的凝结水通过管道返回凝汽器热井，防止凝结水泵在汽轮机低负荷时由于凝结水流量不足发生汽蚀。 19. 高压加热器水侧旁路 在高压加热器出现故障时，将其切除，这时给水所流经的管路。 20. 轴封加热器 利用汽轮机各汽缸末端的轴封漏出的汽气混合物加热凝结水的间壁 式换热器,位于凝结水泵与最末级低压加热器之间。 二、单项选择题（从下列各题四个被选答案中选出一个正确答案，并将其题号写在题干后面的括号内。答案选错或未作选择者，该题无分） 1. 高压加热器的旁路阀门若关闭不严。（②） ①降低机组的安全性②会降低机组的经济性 ③对机组的安全性与经济性都有影响④对机组安全性与经济性都 无影响 一、问答题： 1.为什么纯凝汽式汽轮发电机的汽耗率大于回热式汽轮发电机的汽耗率,而热耗率则小于回热式？ 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D 0 和汽耗率d 0。 回热式汽轮发电机组的 g m i r q ηηη3600 0= [kj/kw.h] 纯凝汽式汽轮发电机组的 g m i co q ηηη3600 = [kj/kw.h] 因为i i r ηη > 所以 q 0 热力发电厂复习思考题 一、概念题 机组绝对内效率：汽轮机的实际内功率与汽轮机热耗之比。 回热作功比：汽轮机回热抽汽做内功量和所有蒸汽做内功量之比 回热抽汽做功不足系数：回热抽汽做功量占1kg凝气做功量的比值 除氧器自生沸腾现象：在除氧器的热量平衡计算时，如果计算出的除氧器所加热所需的抽气量为零或负值，则无需抽气，其它各项汽水流量的热量已经能将水加热至除氧器工作压力下的饱和温度这种情况称为除氧器的自生沸腾。 热化发电率：热化发电率是指热化发电量与热化供热量的比值，也叫单位供热量的电能生产率。 电厂供电热效率：扣除厂用电的全厂效率 发电标准煤耗率：指发电企业每发一千瓦时的电能所消耗的标准煤量，是考核发电企业能源利用效率的主要指标。其计算公式为：发电标准煤耗(克/千瓦时)=一定时期内发电耗标准煤量/该段时间内的发电量 热化发电比：热化发电量占整个机组发电量的比值 最有利蒸气初压：当蒸汽初温与排气压力一定，必有一个使循环内效率达最大的蒸汽初压，与机组容量有关 热电比：R tp供热机组热化供热量与发电量之比。 机组汽耗率： 汽轮发电机组绝对电效率： 机组热耗率： 发电厂发电热耗率：发电厂生产单位电能所消耗的热量。 二简答题 2-1发电厂热经济性分析方法及特点 热量法基于热力学第一定律，通过计算某一热力循环中装置或设备有效利用的能量占所消耗能量的百分数，并以此数值的高低作为评价动力设备在能量利用方面的完善程度的指标。其实质是能量的数量平衡，而不考虑能量的质量，不区分能量品位的高低，故汽轮机的热损失为最大。yong方法基于热力学第二定律，从能量的质和量两方面来评价其效果，即有效利用的可用能与供给的可用能之比，区分能量品质的高低以锅炉燃烧传热过程的不可逆最严重，故其可用能损失为最大。热量法便于定量计算，作功能力法便于定性分析。两种方法算得的总损失量和全厂效率相同 2-2现代火力发电厂主要采取了哪些措施提高其热经济性 提高蒸汽初参数、降低蒸汽终参数、采用给水回热循环、蒸汽再热循环、热电联产循环 2-3提高蒸汽初参数的主要目的是什么为何现代大容量汽轮发电机组向超临界、超超临界蒸汽参数发展受那些主要条件制约 答：主要目的是提高发电厂的热经济性。 蒸汽初参数对电厂热经济性的影响主要取决于对汽轮机绝对内效率的影响，随着蒸汽初参数的提高，汽轮机的绝对内效率即ηi=ηtηri可以有不同方向的变化。对于大容量汽轮机，当蒸汽初参数提高时，相对内效率可能降低的数值不是很大，这时提高蒸汽初参数可以保证设备热经济性提高。对于小容量汽轮机，由于蒸汽容积流量减小，当蒸汽初参数提高时，其相对内效率的下降会超过此时循环热效率的提高。在这种情况下，当蒸汽初参数提高时，设备的热经济性是降低的。所以这时提高蒸汽初参数反而有害，因为他不但使设备复杂，造价提高，而且还要消耗更多的燃料。综上所述，为了式汽轮机组有较高的绝对内效率，在汽轮机组进气参数与容量的配合上，必然是“高参数必须是大容量”。提高蒸汽初温受动力设备材料强度的限制，提高蒸汽初压主要受到汽轮机末级叶片容许的最大湿度的限制。 2-4何谓火电厂的冷端优化试定性说明它受那些主要因素影响与凝汽器最佳真空、循环水泵经济调度和多压凝汽器有何关系 2-5 试用T-s图分析说明单级回热加热时的抽气压损、换热温差与加热器端差导致的做功能力损失。 2-6最佳蒸汽再热压力值与那些技术因素有关在推导 ) 1/( t c op rh T Tη - =式时，在理论上做了那些假设，为什么 答：与再热温度、有无回热抽汽有关。 2-7再热后汽温超过规定值时，常用喷水减温至允许值，试定性说明对再热循环热效率的影响 2-8分析采用回热循环的热经济性。 答：①利用了在汽轮机中部分作过功的蒸汽来加热给水，使给水温度提高，减少了由于较大温差传热带来的热损失；②因为抽出了在汽轮机作过功的蒸汽来加热给水，使得进入凝汽器的排汽量减少，从而减少了工质排向凝汽器中的热量损失，所以，节约了燃料，提高了电厂的热经济性。（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。） 2-9为什么现代大容量机组的回热系统，以面式加热器为主 全由混合式加热器组成的系统，每级混合式加热器的水泵应有正的吸入水头，而且需要有备用泵，反而使系统复杂化，投资增加，又不安全；虽然面式加热器有端差，热经济性差，但面式加热器组成的系统却只有给水泵和凝结水泵较全为混合式的简单，运行安全可靠，系统投资小；所以现在电厂只设一个混合式的作为除氧器，其余的皆为表面式的。 2-10混合式低压加热器的特点是什么为何国外大机组有采用混和式低压加热器的 答：在混合式加热器中，汽和水两种介质直接接触，其传热效果比较好，传热端差近似等于零。构造简单，造价低，便于收集不同压力和温度的水流。缺点：在串联的混合加热系统中，每个加热器后需要加给水泵，导致系统复杂，运行可靠性降低，同时耗电量增加。 随着机组蒸汽初参数的不断提高, 特别是采用超临界参数以后, 蒸汽中各种杂质的溶解度增加,沉积在锅炉受热面中的 华北电力大学_2010-2011_学年第_一_学期考试试卷(A) 班级: 姓名: 学号: 一、名词解释：(每题3分共15分) 1.供电热效率 2.回热做功比 3.烟气再热 4.凝汽器最佳真空 5.热化系数 二、简答题(每题5分共25分) 1.简述发电厂原则性热力系统和全面性热力系统的相同点和差异。 2.说明提高蒸汽初参数对热力发电厂热经济性的影响规律。 3.简述为什么会存在最佳给水温度。 4.简述除氧器热力除氧原理及对除氧器结构的要求。 5.简述旁路系统的主要形式及作用。 三、绘图题（10分） 某发电厂机组为单轴双缸双排汽，高中压缸采用合缸反流结构，低压缸为双 流对称布置。有八级不调整抽汽，回热系统为“三高四低一除氧”，除氧器滑 压运行。高低压加热器均有内置式疏水冷却器，高压加热器均有内置式蒸汽 冷却器。有除盐装置DE、一台轴封冷却器SG。高压加热器及5、6级低压 加热器疏水逐级自流方式，7级低压加热器疏水通过疏水泵打到本级给水出 口，8级低压加热器、轴封加热器疏水自流向凝汽器。给水泵FP配有前置泵 TP，正常运行为汽动泵，小轮机TD为凝汽式，正常运行其汽源取自第四段 抽汽（中压缸排汽）,其排汽引入主凝汽器。补充水引入凝汽器。 绘制该机组原则性热力系统图。 四、计算题(共30分) 1.就习题三机组回热原则性热力系统写出8个加热器的热平衡方程式（给定给 水流量为1，各级抽汽量a i单位kg/s，抽汽放热量q i疏水放热量i ，给水焓 升iτ，单位均为kJ/kg，不足符号自行添加，所添加符号需给出说明）（15分） 2.某再热凝汽机组（无回热），求其机组热经济性指标和全厂发电热经济性指标。 (15分) 原始条件：p b＝25MPa，t b=545℃，h b=3323kJ/kg，p0=23.5MPa，t0=540℃， p rh，i=3.82MPa，t rh,i=t2=284℃，p rh=3.34MPa，t rh=540℃，h0=3325kJ/kg, h rh,i=2922kJ/kg, h rh=3543kJ/kg, p c=0.0036MPa, h c=2405kJ/kg, h fw=141.1kJ/kg,ηb=0.92，ηm=0.985，ηg＝0.99，不计工质损失，不考虑给 水泵功焓升。 五、分析论述题(任选2题，每题10分共20分) 1.说明为何降低终参数能够提高热力发电厂热经济性，并分析影响机组终参数 的主要因素。 2.题目三的原则性热力系统中，7号加热器疏水回收方式改为逐级自流方式后， 用热力学第一定律方法和热力学第二定律方法分析机组热经济性的变化。 3.试分析机组负荷聚变对除氧器除氧效果和给水泵安全性的影响。 热力发电厂复习题及答案 热力发电厂单元一复习题 一,填空： 1、（）、（）、（）、水力、原子能，这五种一次能源又称为常规能源。 2、电厂按产品分为（）和（）。 3、通常用（）来反映发电厂热力设备的完善程度及热损失的大小。 4、锅炉设备中的热损失主要有（）、（）、（）、（）、（）。 5、发电机损失包括（）、（）、轴承摩擦损失、通风耗功。 6、汽耗率为每生产（）所消耗的蒸汽量。 7、我国发电厂的厂用电率平均在（）。 8、1kg标准煤的低位发热量为（）。 9、提高蒸汽初参数，循环热效率会（）。 10、采用蒸汽中间再热的机组用烟气一次再热时，一般取再热温度等于 （）。 二、判断： 1、随着回热级数的增加，循环热效率不断提高。（） 2、小容量机组采用高参数同样能提高全厂效率。（） 3、蒸汽初参数选择得越高，锅炉效率越高。（） 4、采用给水回热的机组比同功率的纯凝汽式机组进汽量小。 5、热电联产的三种生产形式中背压式汽轮机组的热经济性最高。 三、问答题： 1、给水回热加热的意义是什么？ 2、什么是厂用电率？目前我国发电厂的厂用电率约为多少？ 3、什么是热点联产？热点联产有哪些形式？ 单元二复习题 一填空题: 1.按传热方式的不同,回热加热器分为( )和( )两种. 2.为适应高参数、大容量机组的要求，一台加热器又分为 （）、（）和（）三部分。 3、除氧器根据工作压力的不同，可分为（）、（）、（）除氧器。 4、凝汽设备主要有（）、（）、（）、（ ）等。 5、正常运行中，凝汽器内的真空主要是依靠（）形成的。 6、真空系统的捡漏方法有（）、（）和 （）。 7、凝汽器的端差是指排气压力下的饱和温度与（）之差。 8、过冷度是指（）与凝结水温度之差。 9、给水除氧的方法有（）和（）。 10、除氧器运行采用（）和（）两种方式。 二、选择： 一、选择题（2X 5=10分） 1、造成热力发电厂效率低的主要原因是（） A锅炉效率低B汽轮机排汽热损失C发电机损失D汽轮机机械损失 2?当蒸汽初压和排汽压力不变时，提高蒸汽初温，循环吸热的平均温度（）A升高B降低C不变D无法确定 3、下面哪个指标全面反映了凝气式发电厂能量转换过程中的损失和利用（ ）A汽轮机效率B锅炉效率C管道效率D 电厂热效率 4、下列哪些不是热力发电厂原则性热力系统图的作用（） A表明热功转换的完善程度B定性分析热经济性的依据C施工和 运行的主要依据D定量计算热经济性的依据 5、发电厂全厂热力系统以（）为核心，将锅炉、汽轮机和其他局部热力系统有机结合在一起 A锅炉本体B汽轮机本体C回热系统D凝汽器 二、填空题（1 X 10=10分） 1、提高蒸汽___________________ ，可以提高循环热效率，现代蒸汽动力循环朝 着___________________ 方向发展 2、再热循环本身不一定提高循环热效率，能否提高循环热效率与__________________ 有关。 3、____________________ 是实际热力系统的反映。它包括 ________________________ ， 以此显示该系统的安全可靠性、经济性和灵活性。 4、对发电厂原则性热力系统进行计算时，对系统中换热设备建立__________________ 和___________________ ，逐个地按先“由外到内”，再“从高到低”的顺序进行 计算。 5、背压式供热机组发出的电功率取决于热负荷的大小，而热负荷是随热用户的 需要而变，即“ ________________ 。 6核能利用有两种方法，一种是基于__________________________________ ，另一种是基于________________________________ 。 《热力发电厂》试卷A 班级姓名学号成绩 一、名词解释（每题2分，共计10分）： 1、发电厂总效率： 2、等焓升分配法： 3、蒸汽中间再热： 4、再热蒸汽系统： 5、管道热补偿： 二、填空（每题1分，共计20分）： 1、造成火力发电厂效率低的主要原因是（）。 2、阀门的作用是用以控制流体的（），降低流体的（）或改变流体的（）。 3、DN表示阀门的（），PN表示阀门的（）。 4、在开启大直径阀门前首先开旁路门的目的是（）。 5、关断用阀门在电厂用得最多的是（）和（）。 6、管道的附件包括（）和（）。 7、通过热流体的管道必须保温，其目的是减少（），防止（）恶化。 8、热力除氧器是以加热沸腾的方式除去给水中（）及其他 （）的一种设备。 9、所谓高压除氧器的滑压运行即除氧器的（）不是恒定的，而是随机组（）和（）的变动而变化。 11、除氧器采用滑压运行后，可避免供除氧器抽汽的（）损失。 12、除氧器由于运行方式的变动发生振动，一般只要将除氧器的（）降下来或（）进水温度，即能有所改善或基本消除。 13、汽轮机排汽与（）通过金属管表面进行（）换热的凝汽器叫表面式凝汽器。 14、射水式抽气器主要由（）、（）、（）三部分组成。 15、冷补偿是在管道冷态时预先给管道施加相反的（）应力，使管道在受热膨胀的（），热应力与（）应力互相抵消，从而使管道总的热膨胀应力减小。 16、凝汽器中冷却水温升是冷却水在凝汽器中（）后温度升高的数值。 17、用以回收（），并利用其热量来（）的装置叫轴 封加热器。 18、高压加热器在汽水侧设有安全门，另外在水侧配有（）保护装置。 19、凝汽器汽侧投运分（）、（）、（）。 20、抽气器的作用是不断地抽出凝汽器内（）气体和漏入的空气（）凝汽器的真空。 三、选择题（每题１分，共计３０分）： 1、电厂实际生产的能量转换过程中，在数量上以下列哪种热量损失为最大？ （） A、锅炉损失 B、汽轮机内部损失 C、管道损失 D、冷源损失 2、凝汽式发电厂的发电煤耗率可表示为：（） A、发电厂在一段时间内耗用的总煤量与发电量之比 B、发电厂在一段时间内耗用的总煤量与对外供电量之比 C、发电厂在一段时间内耗用的总煤量与平均负荷之比 D、发电在在一段时间内耗用的总煤量与厂用电之比 3、随着回热加热级数的增多，（） A、回热循环效率的增加值逐渐增多 B、回热循环效率的增加值不变 C、回热循环效率的增加值逐渐减少 4、其它条件不变，提高蒸汽初压力循环效率的变化将：（） A、提高 B、降低 C、不一定 D、先提高后降低 5、其它条件不变提高蒸汽初温，循环效率提高的原因是（） A、冷源损失数量减少 B、平均吸热温度提高 C、蒸汽湿度减少 D、蒸汽容积流量增加 6、再热机组在各级回热分配上，一般采用增大高压缸排汽的抽汽量，降低再热后第一级回热的抽汽量是为了（） A、减少给水加热过程是的不可逆损失 B、尽量利用高压缸排汽进行回热加热 C、保证再热后各回热加热器安全 D、增加再热器后各级回热抽汽的抽汽作功量 7、采用中间再热的目的是：（） A、提高回热经济性 B、提高初参数后使排汽湿度不超过允许值 山东大学继续教育学院热能与动力工程专业《热力发电厂》试卷C 答案及评分标准 一、概念题 1、除氧器再生沸腾 当进入除氧器的其他汽水足够把进入除氧器的凝结水加热到饱和温度，即不需除氧器抽汽时，由于破坏除氧器内的汽水正常流动，除氧效果恶化，排汽量大增，此种现象即除氧器的再生沸腾现象。 2、热化发电比 X=Wh/W,供热机组供热汽流的发电量/总的发电量 3、给水回热循环 是利用已在汽轮机中作过的蒸汽，通过给水回热加热器将回热蒸汽冷却来加热给水，以减少液态区低温工质的吸热，因而提高循环的吸热平均温度，使循环热效率提高。 4、蒸汽再热循环 是保证汽轮机最终湿度在允许范围内的一项有效措施。 5、管道效率 汽轮机的热耗量与锅炉热负荷之比。用来表征蒸汽从锅炉流至汽轮机进口，由于发生压力损失和散热损失而导致的能量损失。 6、加热器端差 加热器汽侧压力下的饱和水温与出口水温的差值,有称上端差.下端差: 离开加热器的疏水温度与加热器进口温度之差。 7、凝汽式电厂的热耗率 发电厂每生产1kW×h的电能所需要的热量。 8、回热作功比 机组的回热汽流作功量占机组总作功量的比例. 二、单项选择题 1、高压加热器的旁路阀门若关闭不严，（B ） A降低机组的安全性 B会降低机组的经济性 C对机组的安全性和经济性都有影响 D对机组安全性和经济性都无影响 2、汽轮机Ⅰ,Ⅱ级旁路（即高、低压旁路）的减温水。（A ） A都来自给水 B都来自凝结水 C分别来自给水和凝结水 D都来自循环水 3、凝结水泵和给水泵都需要设置＿＿。（D ） A再循环管和抽空气管 B抽空气管和逆止阀 C抽空气管和备用水泵 D再循环管和逆止阀 4、热力系统中压力最高的部位是＿＿。（D ） A锅炉汽包内 B锅炉过热器出口 C汽轮机主汽门前 D给水泵出口 5、在汽轮机相对内效率中考虑的损失包括＿＿。（C） A余速损失和轴封漏汽损失 B湿汽损失和汽轮机机械损失 C动叶损失和中低压缸联通管的节流损失 D主蒸汽管道的散热损失和主汽门的节流损失 6、有回热的机组的给水温度＿＿。（①） A随负荷的升高而升高 B随负荷的升高降低 C不随负荷变化而变化 D与负荷的变化无确定的关系 7、给水温度一定时，随回热级数的增加其热经济性。（B） A先增加后减少 B的增长率不断减少 C的增长率不断增加 D以不变的增长率增加 8、决定并列运行热力设备间负荷经济分配的是设备的＿＿。（D）A能耗率和空载能耗 B煤耗率 热力发电厂考试试卷 一 名词解释（10分） 发电热耗率 端差 最佳真空 热电厂的燃料利用系数 热化发电率 二 简答题 （70分） 1 提高蒸汽初温可提高机组的热经济性，分析其原因，并说明提高蒸汽初温在工程中主要受哪些因素限制。 2 现在绝大多数大容量再热式机组都设置了旁路系统，简述旁路系统的作用。 3在现代的高参数、大容量采用中间再热机组的热力系统中，大多数回热加热器都采用了置式疏水冷却段以提高热经济性，试利用热量法分析其原因。 4 给水热除氧的机理基于哪两个基本定律？根据热除氧机理指出监测哪些参数就可了解给水溶氧量情况。 5 什么是除氧器的自生沸腾现象？为防止这种现象的发生，可采取哪些解决措施？ 6在火力发电厂原则性热力系统计算中，拟定回热加热器的热平衡式并据以求解加热器的抽汽量是其中很重要的一步，试对下图中的加热器根据所给符号写出热平衡式。 7对于抽汽凝汽式机组，其做功汽流可分为供热汽流和凝汽汽流，这两部分汽流与代替 凝汽式机组做功汽流的热经济性满足下述关系，ic i ih ηηη>>，s c e,s cp s h ,e b b b <<，试分析 其原因。 三 作出符合下列条件的火电厂热力系统图（20分） 1. 高、中、低压三缸两排汽，低压缸对称分流，一次中间再热； 2. 机组有八级回热，三高、四低、一除氧，其中高压缸两段、中压缸两段抽汽； 3. #1、#2高压加热器带有置式蒸冷段和疏冷段，#3号高压加热器带外置式蒸汽冷却器（串联布置），#5低压加热器只带有置式蒸汽冷却段； 4. 高压加热器的疏水逐级自流入除氧器，低压加热器除最低一级加热器外均采用疏水逐级自流方式，最末一级低压加热器疏水采用疏水泵方式打到其出口，轴封加热器疏水至凝汽器热井； 5. 前置泵、给水泵均由小汽轮机带动，汽源来自第四段抽汽，排汽至主凝汽器； 6. 带给水泵、凝结水泵再循环； 7. 补水补入凝汽器； 一 名词解释 发电热耗率：每发一度电所消耗的能（热）量。 端差：加热器汽侧压力下的饱和温度与出口水温之间的差值。 最佳真空：在汽轮机排汽量和循环水入口水温一定的条件下，增大循环水量使汽轮机输出功率增加c P ?，同时输送循环水的循环水泵的耗功随之增加Ppu ?，当输出净功率为最大时，即max max )(pu c P P P ?-?=?，所对应的真空 即凝汽器的最佳真空。 热电厂的燃料利用系数：电、热两种产品的总能量与输入能量之比。 热化发电率：质量不等价的热电联产的热化发电量与热化供热量的比值。 二 简答题 1、混合式加热器的优点有哪些？ 答：混合式加热器的优点是：(1)传热效果好，能充分利用加热蒸汽的热量；(2)结构简单，造价低；(3)便于汇集不同温度和压力的疏水。 2、高压加热器的过热蒸汽冷却段的任务是什么？ 答：利用蒸汽的过热度，通过强制对流而使蒸汽在只降低过热度的情况下，放出过热热量加热给水，以减少传热端差，提高热经济性。 3、表面式加热器的疏水冷却段的任务是什么？ 答：利用刚进入加热器的低温给水来冷却加热器内的疏水，疏水温度的降低后进入下级加热器。这样可使本级抽汽量增加，压力较低一级抽汽量减少，提高机组的经济性。 5、除氧器滑压运行的优点与存在的问题？ 答：滑压运行的优点是：避免除氧器用汽的节流损失，使汽机抽汽点分配合理，热经济性高，系统简单投资省。缺点是：当汽机负荷突然增加时，使给水溶氧量增加；当汽机负荷减少时，尤其是汽机负荷下降很大时，给水泵入口发生汽蚀，引起给水泵工作失常。 6、提高蒸汽初参数、降低蒸汽终参数均可提高机组的热经济性，其受哪些主要条件限制？ 答：提高蒸汽初温主要受金属材料的制约。金属材料的强度极限，主要取决于其金相结构和承受的工作温度。随着温度的升高，金属材料的强度极限、屈服点以及蠕变极限都要随之降低，高温下金属还要氧化，甚至金相结构也要变化，导致热力设备零部件强度大为降低，乃至毁坏。 提高蒸汽初压主要受蒸汽膨胀终了时湿度的限制，而且提高蒸汽初参数还会影响电厂钢材消耗的总投资。 降低蒸汽终参数主要受凝汽器的设计面积、管材和冷却水量的限制。 7、锅炉连续排污的目的是什么？ 答：锅炉连续排污的目的是：为了保持炉水的水质指标在允许范围内，从而使锅炉产生出来的蒸汽品质合乎要求。防止在受热面及汽机通流部分积垢从而增强了传热效果，保证汽轮机出力，减少轴向推力，提高了机组的经济性和安全性。 8、在回热系统中，为什么都选用比混合式热经济性差的表面式加热器？ 答：每个混合式加热器后都必须配置水泵，为防止水泵汽蚀，水泵应低位布置，为了可靠，还需备用泵，这些都使回热系统和主厂房布置复杂化，投资和土建费用增加；采用表面式加热器系统简单、无旋转设备、阀门少、漏点少、可靠性高、维护量小；因此，选用了热经济性较差的面式加热器组成回热系统。 9、简述滑压运行除氧器比定压运行除氧器热经济性高的原因。 答：定压运行除氧器抽汽管路上装有压力调整门，节流压降大，故经济性差；滑压运行除氧器水的焓升和相邻的加热器相同，根据最佳回热分配原则，属于等焓升分配，而定压运行除氧器其水的焓升远小于相邻的加热器。 11、简述中间再热对给水回热的影响。 答：中间再热使给水回热加热的效果减弱：功率相同的条件下，再热使汽轮机的主蒸汽消耗量减少，回热抽汽量减少，回热抽汽作功减少；再热使汽轮机的中、低压缸各级抽汽焓和过热度增加，回热抽汽量减少，回热抽汽作功减少。 1 提高蒸汽初温可提高机组的热经济性，分析其原因，并说明提高蒸汽初温在工程中主要受哪些因素限制。 答：（1）提高机组热经济性的原因 A.提高蒸汽初温0t ，吸热过程的平均吸热温度1T 提高，循环热效率21(1/)100%t T T η=-?提高。 B.提高蒸汽初温0t ，蒸汽比容增大，漏汽损失、叶轮摩擦损失变小；在汽轮机功率不变的情况下，汽轮机体积流量增大，叶高增长，叶高损失变小；提高蒸汽初温0t ，湿度降低，湿汽损失减小，所以汽轮机的相对内效率ri η提高。 汽轮机的绝对内效率ri t i ηηη?=提高，所以机组热经济性提高。热力发电厂课后习题问题详解
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