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，用过的水蒸气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．水的比热为4.2

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，用过的水蒸气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．水的比热为4.2×10³J/（kg•℃），求：
（1）夏天，来自冷却塔的水温为16℃，而回到冷却塔的水温为30℃．若冷却塔和液化器间水的流量为15×10³kg/s，试求冷却塔的散热功率．
（2）如果发电机的发电功率是5.6×10⁵kW，发电机把机械能转化为电能的效率为80%，不计水蒸气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，试求水蒸气的能量转化为电能的效率．

Answer 1

（1）冷却塔和液化器间水的流量为15×10³kg/s，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；
散热的功率：P_内=(Q)/(t)=(8.82×108J)/(1s)=8.82×10⁸W．
（2）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：η=(P电)/(P机+P内)×100%=(5.6×108W)/(7×108W+8.82×108W)×100%≈35.4%；
答：（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%．