Question

（2013全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽題）三峽水利樞紐工程是中國(guó)規(guī)模最大的水利樞紐工程，如圖13所示。樞紐控制流域面積約1.0×10⁶km²，占長(zhǎng)江流域面積的56%，壩址所在位置年平均流量為Q=4.51×10¹¹m³。水利樞紐的主要任務(wù)包括防洪、發(fā)電、航運(yùn)三方面，在發(fā)電方面，三峽水電站共安裝32臺(tái)7×10⁵kW水輪發(fā)電機(jī)組，另外還有2臺(tái)5×10⁴kW電源機(jī)組，總裝機(jī)容量(指34臺(tái)發(fā)電機(jī)組同時(shí)工作時(shí)的總發(fā)電功率)P=2.25×10⁷kW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量約W =10¹¹kW·h。

閱讀上述材料，解答下列問題(水的密度ρ=1.O×10³kg/m³，取g =10N/kg):

1.若三峽電站上、下游水位差按h=110 m計(jì)算，試求三峽電站將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率η。

2.若34臺(tái)發(fā)電機(jī)組全部發(fā)電，要達(dá)到年發(fā)電量的要求，每臺(tái)發(fā)電機(jī)組平均年發(fā)電機(jī)組平均年發(fā)電時(shí)間t為多少天？

Answer 1

解析：1.水力發(fā)電是利用河川、湖泊等位于高處的水流至低處時(shí)，水的重力做功，將水流減小的重力勢(shì)能通過水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。

年平均流水總質(zhì)量：M=ρQ=1.O×10³kg/m³×4.51×10¹¹m³=4.51×10¹⁴kg

流水年平均做功W_總=Gh=Mgh=4.51×10¹⁴kg×10N/kg×10N/kg×110 m=4.96×10¹⁷J。

年平均發(fā)電量：W=10¹¹kWh=3.6×10¹⁷J。

三峽電站將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率η=×100%=72.6%。

2.P=2.25×10⁷kW，年發(fā)電量約W =10¹¹kW·h，

     工作天數(shù)t=W/P=4444.4h=185天。