Question

水在热电厂的锅炉中变为水蒸气，通过涡轮机带动发电机发电，用过的水蒸汽在液化器中凝结成水，再到锅炉循环使用。液化器中的冷却水则流到冷却塔中降温，如图所示.[水的比热容为4.2×10³J/(kg·℃),水的密度为1.0×10³kg/m³]

⑴来自冷却塔的水温为16℃,回到冷却塔的水温为30℃.若冷却塔和液化器间水的流量为15m³/s,试求这个系统通过冷却塔散热的功率(提示: 散热功率为散热和时间的比).
⑵如果发电机的发电功率是5.6×10⁸W,发电机把机械能转化为电能的效率为80%,不计水蒸汽通过涡轮机过程中由于热传递造成的能量损失及涡轮机的摩擦,试求水蒸汽的能量转化为电能的效率.
⑶请对我国目前广泛使用的火力发电和水力发电对比评价(说出一条即可).

Answer 1

：（1）蒸气的能量转化为电能的功率8.82×10⁸W；
（2）水蒸气的能量转化为电能的效率为35.4%．
（3）水电: 清洁的可再生能源,污染小,效率高;受地理因素限制,对生态影响大,还可能诱发地震.火电: 占地少,功率大,容易控制,不受天气影响;效率低,对环境有污染.

解析试题分析：（1）冷却塔和液化器间1S水的流量为，所以单位时间内，内能变化为：
Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×15×10³kg×（30℃-16℃）=8.82×10⁸J；
水蒸汽冷却时所放出的热量为冷却水所吸收,
所以散热功率为:
P_散====8.82×10⁸W
⑵发电机消耗的机械功率：P_机=5.6×10⁸W÷80%=7×10⁸W；
由（1）知，单位时间内消耗的内能是：P_内=8.82×10⁸W．
所以水蒸气的能量转化为电能的效率为：
⑶水电: 清洁的可再生能源,污染小,效率高;受地理因素限制,对生态影响大,还可能诱发地震.火电: 占地少,功率大,容易控制,不受天气影响;效率低,对环境有污染.
考点：
点评：（1）解决此题，要掌握热量的计算公式：Q=cm△t，据此求出内能的变化量，再利用功率的公式可求出冷却塔的散热功率；
（2）要搞清水蒸气的能量转化为电能的效率，是指转化为的电能与消耗水蒸气内能的比值．首先根据发电功率求出发电机的机械功率，总功率为散失的内能的功率和消耗的机械能的功率，而有用功率是转化所得的电能的功率，由计算出水蒸气的能量转化为电能的效率．