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、排气和内部损失。 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) 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/?i?m?g=3600/q0?i?m?g= 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内功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/?cpQnet 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内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，使工质在锅炉内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：回热抽汽所做的内功在总内功中的比例，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，绝对内效率越高。
11、蒸汽初参数对电厂热经济性有什么影响？提高蒸汽初参数受到哪些限制？为什么？（P33页）
对汽轮机绝对内效率的影响，提高蒸汽初参数对大容量汽轮机可提高设备热经济性，对小容量汽轮机则降低。 1）提高蒸汽初温，可使汽轮机的相对内效率ηri和理想循环热效率ηt都提高，故提高蒸汽初温可使汽轮机的绝对内效率ηi提高。 提高蒸汽初压，对汽轮机绝对内效率的影响取决于理想循环热效率和相对内效率的大小。随着初压的提高，若理想循环热效率的增加大于相对内效率的降低，那么随着初压的提高，汽轮机的绝对内效率是增加的，否则是下降的。
2）提高蒸汽初温受动力设备材料强度的限制；提高蒸汽初压受汽轮机末级叶片容许的最大湿度的限制。
12.降低汽轮机的排气参数对机组热经济性有何影响？影响排汽压力的因素有哪些？
1）在极限背压以上，随着排汽压力的降低，热经济性也提高。
2）汽轮机的排汽压力对应于排汽饱和温度相应的压力，在运行中它的大小取决于冷却水的进口温度，冷却水量的大小，冷却水管的清洁度和换热面积。 蒸汽终参数对电厂经济性影响：
1）降低蒸汽终参数Pc将使循环放热过程的平均温度降低，理想循环热效率将随着排汽压力Pc的降低而增加，降低排气压力Pc使汽轮机比内功Wi增加，理想循环热效率增加。
2）排汽压力Pc降低，对汽轮机相对内效率不利，在极限背压以上，随着排汽压力Pc的降低热经济性是提高的。
13、何为凝汽器的最佳真空？机组在运行中如何使凝汽器在最佳真空下运行？ 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。 14、蒸汽中间再热的目的是什么？37
减少排汽湿度；改善汽轮机末几级叶片的工作条件；提高汽轮机的相对内效率；在发电机组输出功率不变时可减少汽轮机总汽耗量；能够采用更高的蒸汽初压，增大单机容量。
15、蒸汽中间再热必须具备哪些条件才能获得较好的经济效益？ 只有当附加循环效率大于基本朗肯循环热效率时，采用蒸汽中间再热后，热经济性是提高的。且基本循环热效 率愈低，再热加入的热量愈大，再热所得到的热经济效益就愈大。
16、再热对回热机组热经济性有什么影响？P41
再热对回热经济性的影响：再热增加了蒸汽过热度，增加了不可逆传热损失，从而削弱了回热的热经济性，再热使回热抽汽的温度和焓值都提高了，使回热抽汽量减少，回热抽汽做功减少，凝汽流做 功相对增加，冷源损失增加，热效率较无再热机组稍低，再热对回热分配的影响主要反映在锅炉给水温度和再热后一级抽汽压力的选择上。
17、中间再热参数如何确定？P39
在蒸汽初、终参数以及循环的其他参数已定时，应当这样来选择:首先选定合理的蒸汽再热后的温度，当采用烟气再热时一般选取再热后的蒸汽温度与初温度相同；其次，根据已选定的再热温度按实际热力系统计算并选出最佳再热压力；最后还要核对一下，蒸汽在汽轮机内的排汽湿度是否在允许范围内，并从汽轮机结构上的需要进行适当的调整，可以指出，这种调整使得再热压力偏离最佳值时对整个装置热经济性的影响并不大。
18、给水温度对回热机组热经济性有何影响？ 若提高给水温度，将使：
1）抽汽压力增加，汽耗量增加，汽耗率增加，工质吸热量减少，发电机组热耗率，汽轮机内效率受双重影响。
2）锅炉内的换热温差降低，相应的火用损减小。 3）回热加热器内换热温差增大，相应的火用损增大。 4）总火用损最小时对应最佳给水温度。
19、给水总焓升（温升）在各级加热器中如何进行分配才能使机组热经济性最好？
在单级回热加热系统中，当回热加热器中给水比焓升等于在汽轮机入口蒸汽初始比焓与抽汽点的蒸汽比焓之差时，回热系统达其最佳值。在多级回热加热系统中，当加入到除第一个回热加热器以外的各加热器的热量等于给定点与其前面抽汽点之间的蒸汽的比焓降，而加入到第一个加热器中的热量等于初始蒸汽比焓与第一个抽汽点处蒸汽比焓之差时，回热加热系统达到其最佳热效率。 20、回热加热级数对回热过程热经济性的影响是什么？
1）当给水温度一定时，回热加热的级数越多，循环热效率越高。 2）回热加热的级数越多，最佳给水温度和回热循环的效率越高。 3）随着加热级数的增多，回热循环效率的增加值逐渐减少。
第二章 发电厂的回热加热系统
1.由混合式加热器组成的回热系统具有什么特点？
a可以将水加热到该级加热器蒸汽压力下所对应的饱和水温度，充分利用了加热蒸汽的能位，在加热器内实现了热量传递，完成了提高水温的过程。 b汽水直接接触，没有金属受热面，因而加热器结构简单，金属耗量少，造价低，便于汇集不同参数的汽水流量。
c可以兼作除氧设备，避免高温金属受热面氧腐蚀。
d系统复杂，运行安全性、可靠性低，系统投资大，采用重力式回热系统可以解决上述问题，且热经济性提高
2.为什么现代发电厂一般都采用以表面式加热器为主的回热系统？
表面式加热器组成的回热系统简单，运行安全可靠，布置方便，系统投资和土建费用少。混合式加热器要求抽汽压力与给水压力相匹配，要求较高，对高压加热器来说更难以实现，故一般都采用表面式加热器为主的回热系统。
3.什么是表面加热器的端差？表面式加热器的端差对热力系统的经济性有什么影响？
加热器压力下饱和水温度与出口水温度之差。
端差越小，热经济性越好。一方面如果加热器出口水温不变，端差减小意味着疏水温度不需要原来那么高，回热抽汽压力可以降低一些，回热抽汽做功比Ｘr增加，热经济性变好；另一方面如果加热蒸汽压力不变，疏水温度不变，端差减小则出口水温增加，其结果是减少了压力较高的回热蒸汽抽汽做功比而增加了压力较低的回热蒸汽做功比，热经济性得到改善。
4.为什么现代大型机组的回热系统中较多地采用表面式卧式加热器？
卧式加热器换热面管横向布置，在相同凝结放热条件下，其凝结水膜较竖管薄，单管放热系数高；同时在筒体内易于布置蒸汽冷却段和疏水冷却段，在低负荷时可借助于布置的高程差来克服自流压差小的问题，经济性高于立式。
5.回热抽汽管道压降是如何产生的？它的大小对回热系统的经济性有什么影响？ 抽汽管道压力降?ｐｊ是指汽轮机抽汽出口压力ｐｊ和ｊ级回热加热器内汽侧压力p?j 之差。加热蒸汽流过管道，由于管壁的摩擦阻力必然要产生压力降低。若加热器端差不变，抽汽压降?pj加大，则p?j、tdj 随之减小，引起加热器出口水温twj降低，导致增加压力较高的抽汽量，减少本级抽汽量，使整机的抽汽做功比Xr减小，热经济性下降。
6.大型机组回热系统为什么要采用蒸汽冷却器和疏水冷却器？在T-S图上画出其做功能力损失的变化部位。
高参数大容量机组提高了中低压缸部分回热抽汽的过热度，使得各级回热加热器内汽水换热温差增大，?损增加，即不可逆损失增大，从而削弱了回热的效果。让过热度较大的回热抽汽先经过一个冷却器或冷却段降低蒸汽温度后再进入回热加热器，这样不但减少了回热加热器内汽水换热的不可逆损失，而且还可以不同程度地提高加热器出口水温，减小加热器端差，改善回热系统的热经济性。 减少对低压抽汽的排挤，同时本级也因更多地利用了疏水热能而产生高压抽汽减少、低压抽汽增加的效果，减少疏水逐级自流带来的负面效果。
7.表面式加热器的疏水方式有哪几种？使用回热抽汽做功比来分析不同疏水方式对热经济性的影响。 疏水逐级自流式：利用相邻表面式加热器汽侧压差，将压力较高的疏水自流到压力较低的加热器中，逐级自流直至与主水流汇合。
疏水泵式：利用水泵提供的压头将疏水送至该级加热器的出口水流中。
疏水逐级自流由于j级疏水热量进入j+1级加热器，使压力较高的j-1级加热器进口水温比疏水泵方式低，水在其中的焓升?hwj-1 及相应的回热抽汽量Dj-1 增加。而在压力较低的j+1级加热器由于疏水热量的进入，排挤了部分低压回热抽汽，Dj+1 减少。这种疏水逐级自流方式造成高压抽汽量增加、低压抽汽量减少，从而使回热抽汽做功比减小，热经济性降低。而疏水泵方式完全避免了对j+1级低压抽汽的排挤，同时提高了j-1级加热器的水温，使j-1级抽汽略有减少，故热经济性高。
8.锅炉给水为什么要除氧？发电厂主要采用哪种方式除氧？其原理是什么？ 氧气溶解度随温度升高而下降，温度愈高就愈容易直接和金属发生化学反应，是金属表面遭到腐蚀。氧气还会使传热恶化，热阻增加，降低机组的热经济性。发电厂主要采用热力除氧法。热力除氧的原理是亨利定律和道尔顿定律。要除去水中溶解的某种气体，只须将水面上该气体的分压力降为零即可，在不平衡压差的作用下，该气体就会从水中完全除掉。对除氧器中的水进行定压加热，随温度的上升，水蒸发不断加深，水面上水蒸气的分压力逐渐增大，溶于水中的氧气的分压力逐渐减小，当水被加热到除氧器工作压力下的饱和温度时，水蒸气的分压力接近水面上气体的总压力时，其他气体的分压力趋于零，水中也就不含其他气体。 9.现代大型电厂除氧器的布置方式有哪几种？大型机组采用哪种方式较多？为什么？
按除氧器的布置方式分为立式和卧式除氧器。大型机组采用卧式除氧器较多。卧式除氧塔在长度方向上可布置较多的喷嘴，有效地避免相邻喷嘴水雾化后相互干涉，完成初期除氧阶段，除氧效果获得保证。同时也可以布置多个排气口，利于气体及时逸出，以免返氧，影响除氧效果。
10.除氧器的运行方式有哪几种？不同的运行方式对除氧器汽源连接方式有什么要求？
定压和滑压两种运行方式。定压运行除氧器是保持除氧器工作压力为一定值，为此需在进气管上安装压力调节阀，将压力较高的回热抽汽降低至定值。单独连接定压除氧器方式在抽汽管道上设置有压力调节阀，当负荷降低到该级抽汽压力满足不了除氧器运行压力要求时，有可以切换至高一级抽汽并相应关闭原级抽汽的装置。前置连接定压除氧器方式是在除氧器出水口前方设置一高压加热器并与除氧器共用同一级回热抽汽，组成一级加热。滑压运行除氧器是指在滑压范围内运行时其压力随主机负荷与抽汽压力的变动而变化，抽气管不设压力调节阀，只有一止回阀防止蒸汽倒流入汽轮机。
11.什么是除氧器的滑压运行？为确保滑压运行中给水泵不发生汽蚀，有哪些预防措施？
除氧器滑压运行指在滑压范围内运行时其压力随主机负荷与抽汽压力的变动而变动，启动时除氧器保持最低恒定压力，抽汽管上只有一止回阀防止蒸汽倒流入汽轮机，没有压力调节阀引起额外的节流损失。
为防止给水泵汽蚀，可以采取以下措施： 提高除氧器安装高度，增大除氧器防止水泵汽蚀的富裕压头；采用低转速的前置泵，因它的必须汽蚀余量较高速泵小很多，除氧器亦可布置在较低的高度；降低泵吸入管道的压降；提高水泵吸入管内流速，加大给水泵流量，以缩短滞后时间；在给水泵入口注入冷水，以降低进入给水泵的水温；适当增加除氧器给水箱储水量；装设在滞后时间内能快速投入的备用汽源，阻止除氧器压力的下降。
热力发电厂课后习题答案
