(2011•西城区二模)2010年11月5日,在新疆召开的“引渤入疆”(指引渤海水进入新疆)研讨会,引起了全国舆论的广泛
来源:学生作业帮 编辑:百度作业网作业帮 分类:综合作业 时间:2024/06/24 12:20:42
(2011•西城区二模)2010年11月5日,在新疆召开的“引渤入疆”(指引渤海水进入新疆)研讨会,引起了全国舆论的广泛关注.其中一个方案是:从天津取水,由黄旗海-库布齐沙漠-毛乌素沙漠-腾格里沙漠-乌兰布和沙漠-巴丹吉林沙漠,走河西走廊,经疏勒河自流进入罗布泊.此路径中最高海拔约为1200m,从罗布泊到下游的艾丁湖,又有近1000m的落差.此方案是否可行,涉及到环境、能源、技术等多方面的因素.下面我们仅从能量角度来分析这个方案.取重力加速度g=10m/s2,水的密度 ρ1=1.0×103kg/m3.
(1)通过管道提升海水,电能的利用率η1=60%,将1吨海水提升到海拔1200m,需要耗多少电能?利用水的落差发电,发电效率也为η1=60%,在1000m的落差中1吨水可以发多少电能?
(2)如果每年调4×109m3海水入疆,尽管利用落差发的电可以全部用来提升海水,但还需要额外提供电能.
(i)额外需要的电能可从三峡水电站输送.已知三峡水电站水库面积约1.0×109m2,年平均流量Q=5.0×1011m3,水库水面与发电机所在位置的平均高度差h=100m,发电站的发电效率η1=60%. 求:在一年中“引渤入疆”工程额外需要的电能占三峡电站发电量的比例.
(ii)我国西北地区风能充足,额外需要的电能也可通过风力发电来解决.通过风轮机一个叶片旋转一周扫过面积的最大风能为可利用风能.取空气密度ρ2=1.25kg/m3.某风力发电机的发电效率η2=40%,其风轮机一个叶片旋转一周扫过的面积S=400m2.某地区风速不低于υ=10m/s的时间每年约为5500小时( 合2.0×107s ). 求:在该地区建多少台这样的风力发电机才能满足“引渤入疆”工程额外需要的电能?
(1)通过管道提升海水,电能的利用率η1=60%,将1吨海水提升到海拔1200m,需要耗多少电能?利用水的落差发电,发电效率也为η1=60%,在1000m的落差中1吨水可以发多少电能?
(2)如果每年调4×109m3海水入疆,尽管利用落差发的电可以全部用来提升海水,但还需要额外提供电能.
(i)额外需要的电能可从三峡水电站输送.已知三峡水电站水库面积约1.0×109m2,年平均流量Q=5.0×1011m3,水库水面与发电机所在位置的平均高度差h=100m,发电站的发电效率η1=60%. 求:在一年中“引渤入疆”工程额外需要的电能占三峡电站发电量的比例.
(ii)我国西北地区风能充足,额外需要的电能也可通过风力发电来解决.通过风轮机一个叶片旋转一周扫过面积的最大风能为可利用风能.取空气密度ρ2=1.25kg/m3.某风力发电机的发电效率η2=40%,其风轮机一个叶片旋转一周扫过的面积S=400m2.某地区风速不低于υ=10m/s的时间每年约为5500小时( 合2.0×107s ). 求:在该地区建多少台这样的风力发电机才能满足“引渤入疆”工程额外需要的电能?
(1)将1T海水提升到海拔1200m,重力势能增加EP=mgh1=1.2×107J
由于电能的利用率为60%,所以需要耗电E1=EP/0.6=2.0×107J
利用1000m落差,1T水可以发电E2=mgh2×60%=6.0×106J
(2)将1T海水输送到艾丁湖,额外需要耗电△E0=E1-E2=1.4×107J
每年从渤海湾调4×109m3海水入疆需要额外用电
△E=4×109×△E0=5.6×1016J
(i)三峡水电站的年发电QUOTE=ρ1Qghη1=3.0×1017J
“引渤入疆”工程需要的电能占三峡电站发电量的比例为
△E
E=
5.6×1016
3.0×1017=18.7%
(ii)对一台这样的风力发电机,
1s内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为ρ2υS
风能的最大功率 Pm=
1
2(ρ2υS)υ2=
1
2ρ2Sυ3=2.5×105W
年发电量约 W=η2Pmt=40%×2.5×105×2.0×107J=2.0×1012J
为满足“引渤入疆”工程额外需要的电能,需建数量
n=
△E
W=
5.6×1016
2.0×1012=2.8×104(台)
答:(1)需要耗电能2×107J,可以发电6×106J;
(2)还需要额外提供5.6×1016J 电能
①在一年中“引渤入疆”工程额外需要的电能占三峡电站发电量的比例为18.7%
②在该地区建2.8×104台.
由于电能的利用率为60%,所以需要耗电E1=EP/0.6=2.0×107J
利用1000m落差,1T水可以发电E2=mgh2×60%=6.0×106J
(2)将1T海水输送到艾丁湖,额外需要耗电△E0=E1-E2=1.4×107J
每年从渤海湾调4×109m3海水入疆需要额外用电
△E=4×109×△E0=5.6×1016J
(i)三峡水电站的年发电QUOTE=ρ1Qghη1=3.0×1017J
“引渤入疆”工程需要的电能占三峡电站发电量的比例为
△E
E=
5.6×1016
3.0×1017=18.7%
(ii)对一台这样的风力发电机,
1s内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为ρ2υS
风能的最大功率 Pm=
1
2(ρ2υS)υ2=
1
2ρ2Sυ3=2.5×105W
年发电量约 W=η2Pmt=40%×2.5×105×2.0×107J=2.0×1012J
为满足“引渤入疆”工程额外需要的电能,需建数量
n=
△E
W=
5.6×1016
2.0×1012=2.8×104(台)
答:(1)需要耗电能2×107J,可以发电6×106J;
(2)还需要额外提供5.6×1016J 电能
①在一年中“引渤入疆”工程额外需要的电能占三峡电站发电量的比例为18.7%
②在该地区建2.8×104台.
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