Question

（2013全國初中應用物理知識競賽題）三峽水利樞紐工程是中國規(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包括防洪、發(fā)電、航運三方面，在發(fā)電方面，三峽水電站共安裝32臺7×10⁵kW水輪發(fā)電機組，另外還有2臺5×10⁴kW電源機組，總裝機容量(指34臺發(fā)電機組同時工作時的總發(fā)電功率)P=2.25×10⁷kW，設計年發(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計算，試求三峽電站將水的勢能轉化為電能的效率η。

2.若34臺發(fā)電機組全部發(fā)電，要達到年發(fā)電量的要求，每臺發(fā)電機組平均年發(fā)電機組平均年發(fā)電時間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，水的重力做功，將水流減小的重力勢能通過水輪機、發(fā)電機轉化為電能。

年平均流水總質量：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。

三峽電站將水的勢能轉化為電能的效率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。