淮安熱電廠改進工程即將開工,預計2010年投產(chǎn).該電廠是國家“十一五”重點建設項目,規(guī)劃裝機總?cè)萘繛?00萬千瓦,總投資約160億元,其中改進工程建設的發(fā)電機組是由2臺超超臨界燃煤機組成,每臺功率達到100萬千瓦,代表了國內(nèi)火電發(fā)展的方向.所謂超超臨界,意為燃料的超級充分燃燒,二氧化碳等有害氣體超級的絕少排放,發(fā)電效率的超級高效.兩臺機組投入運行后,每年將向華東電網(wǎng)提供100億千瓦時的電量.
(1)發(fā)電機的工作原理是什么?改進工程投產(chǎn)后,與傳統(tǒng)的熱電廠比較,將有什么顯著的優(yōu)點?(只要答出一點)
(2)若一臺新型發(fā)電機一年輸出電能6×109kW?h,它一年工作的總時間為多少天?
(3)如果某傳統(tǒng)燃煤發(fā)電機每發(fā)出1度電,要消耗熱值為3.0×107J/kg的標準煤0.4kg,該發(fā)電機的效率為多大?
(4)若電廠通過供電系統(tǒng)用220V的恒定電壓給小剛家所在的離電廠較遠的小區(qū)供電,某天小剛發(fā)現(xiàn)自家“220V100W”的白熾燈工作10min時,消耗電能為4.86×104J,已知小剛家進戶線上裝有一空氣開關,當電流達到20A時,空氣開關自動“跳閘”,他家此時允許消耗的最大電功率為多大?(不考慮溫度對電阻的影響)
【答案】
分析:(1)電磁感應現(xiàn)象原理是“導體在磁場中運動產(chǎn)生電流”,說明機械能轉(zhuǎn)化成電能.發(fā)電機就是機械能轉(zhuǎn)化成電能,從環(huán)保角度入手分析優(yōu)點;
(2)已知功率和電能的大小,根據(jù)公式t=
可求工作的時間;
(3)根據(jù)Q=qm計算出煤產(chǎn)生的熱量,又知有用的電能,利用效率公式計算;
(4)根據(jù)消耗的電能和時間計算出實際功率,進而計算出實際電壓,最后計算功率.
解答:解:(1)發(fā)電機的工作原理是電磁感應現(xiàn)象,這種發(fā)電機的優(yōu)點是:污染比較小,環(huán)保節(jié)能.
(2)由題意所知,W=6×10
9kW?h,P=1000000kW=1×10
6kW
根據(jù)P=
得到t
1=
=
=6000h=250天;
(3)完全燃燒0.4kg煤所放出的熱量Q=qm=3.0×10
7J/㎏×0.4㎏=1.2×10
7J,
又W
有=1kWh=3.6×10
6J
∴發(fā)電機的效率η=
×100%=
×100%=30%
(4)根據(jù)題意:t=10min=600s 燈泡的實際電功率P
實=
=
=81W
根據(jù)P=UI、I=
得P=
,
P
額=
,P
實=
可得出:
=
,
∴U
實=
=
=198V
∴P=UI=198v×20A=3.96×10
3W
答:(1)發(fā)電機的工作原理是電磁感應現(xiàn)象,污染比較小,環(huán)保節(jié)能;
(2)發(fā)電機組一年工作的總時間為250天;
(3)發(fā)電機的效率為30%;
(4)消耗的最大電功率為3.96×10
3W.
點評:本題考查電學的計算,關鍵是公式及其變形的靈活運用,解題過程中要注意單位的換算,還教育我們要養(yǎng)成節(jié)約能源的好習慣.