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）
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？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；提高蒸汽初压受汽轮机末级叶片容许的最大湿度的
、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
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。
第二章
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
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。
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
第四章
1.原则性热力系统概念、特点、作用、组成
1）概念。将主要热力设备按工质热力循环的顺序连接的系统 2） 特点。它是按规定的符号将主要热力设备按某种热力循环的顺序连接的线图，它只表示工质流经时状态参数起了变化的各种主要热力设备，故同类型同参数的设备在图中只表示一台，备用设备及配件在图中不表示（额定工况所必须的附件除外，如定压运行除氧器进汽管的调节阀）
3）作用。它表明了电厂热力循环的工质在能量转换及利用过程中的基本特征和变化规律，同时也反映了发电厂的技术完善程度和热经济性高低，合理的确定发电厂的原则性热力系统是发电厂设计工作中一项主要任务，对系统的理解，运用和改进，则是对发电厂热力工作者的一项基本要求
4）组成。锅炉汽轮机凝汽器设备的联接系统，给水回热加热系统，除氧器联接系统，补充水引入系统，锅炉排污及其他废热回收利用系统，热电厂的对外供热系统
2．全面热力系统概念，与原则性热力系统画法上的根本区别，作用
1）概念。它是在原则性热力系统的基础上充分考虑到发电厂生产所必须的连续性安全性可靠性灵活性后所组成的实际热力系统
2）区别。全面热力系统应画出实际所有的（运行和备用的）设备、管线、阀门
3）作用。①对发电厂设计而言，会影响到投资和钢材的耗量。②对施工而言，会影响施工工作量和施工周期。③对运行而言，会影响热力系统运行调度的灵活性可靠性经济性。④对检修而言，会影响各种切换的可能性及备用设备投入的可能性
7．发电厂原则性热力系统计算与汽轮机组系统计算有哪些异同 ?
范围不同、内容也有别。前者以扩展至全厂范围，内容比后者多，但还是以回热系统为基础进行的，因此，应首先计算有关的辅助系统，求出影响回热系统的有关函数关系后，再求回热系统，即可进一步算出电厂的各项热经济指标
18．回热加热器的水侧旁路类型，优缺点。
单个加热器的小旁路、两个加热器以上的大旁路； 前者运行灵活，事故波及面小，对热经济性的影响也小，但系统复杂，连接管路及管制件多，投资大。后者刚好相反，系统简单，事故波及面大，对热经济性的影响大，随着高压加热器制造质量的提高，大旁路也应用较多
旁路系统有以下几种形式：
(1)两级串联旁路系统：由锅炉来的新蒸汽绕过汽轮机高压
缸，经高压旁路减温减压后进入锅炉再热器，由再热器出来的再热蒸汽绕过汽轮机的中、低压缸，经过低压旁路减温减压后排入凝汽器。由于阀门少、系统简单，且具有保护再热器的功能，故两级串联旁路系统被广泛应用于再热机组。
(2) -级大旁路：由锅炉来的新蒸汽绕过全部汽轮机，经过大旁路减温减压后排人凝汽器。一级大旁路应用于再热器不需要保护的机组。采用一级大旁路，可以提高机组的可靠性；但在低负荷运行和机组热态启动时，再热汽温的调节比较困难。 (3)两级并联旁路系统：它是由高压旁路和整机旁路并联组成的系统。高压旁路的容量为17%，它主要用于保护再热器，只有在再热器可能超温时才开启，机组热态启动时也可用它来向空排汽以提高再热汽温。整机旁路的容量为20%，其作用是在机组启、停或甩负荷时，将多余的蒸汽排人凝汽器，在锅炉超压时起到安全阀的作用。 (4)三级旁路系统：它是由两级串联旁路系统和整机旁路组成的。旁路系统的总容量为45%，其中整机旁路为30%，串联旁路为15%。三级旁路功效齐全；但系统复杂，旁路装置多，投资和运行费用高。
中间再热机组旁路系统的主要作用：
1、保护再热器。 正常工况时，汽轮机高压缸排汽通过再热器将蒸汽再热至额定温度，同时也使得再热器得以冷却保护。
2、调启动参数和流量，缩短起动时间，延长机组寿命。 3、回收工质和热量、降低噪声。
设置整机旁路或高低压两级串联旁路，即可回收这些大量剩余蒸汽到凝汽器中去，又可减少热损失，降低严重排汽噪音。
4、防止机组超压，兼有安全阀作用。
机组故障锅炉紧急停炉时，旁路系统快速打开，将剩余蒸汽排出，防止锅炉超压，减少锅炉安全阀的起跳次数，保证安全阀的严密性。
5、电网故障或机组甩负荷人时，锅炉能维持热备用状态或带厂用电运行电网故障时，旁路系统快速投入，使锅炉维持在最低稳燃负荷下运行，或机组空负荷运行、带厂用电运行
什么是热电联产？
热电联产是既产电又产热的先进能源利用形式，与热电分产相比具有很多优点：一是降低能源消耗，二是提高空气质量，三是补充电源，四是节约城市用地，五是提高供热质量，六是便于综合利用，七是改善城市形象，八是减少安全事故。热电联产由于具有许多优点，所以世界各国都在大力发展。世界热电联产发展呈现许多趋势，把握这些趋势对谋划各个城市热电联产发展很有益处。
一般发电厂都采用凝汽式机组，只生产电能向用户供电。工业生产和人们生活用热则由特设的工业锅炉及采暖锅炉房单独供应。这种能量生产方式称为
热电分产。国家关于
热化系数的规定
热化系数α
=热电厂供热机组供热循环以小时计的额定供热量和以小时计的
最大热负荷的比值。
一般情况，α<1表征热电厂是经济的。
