2008年1月2日我省第一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在三門峽落成.發(fā)電機(jī)組連同底座共重80t.中間的鋼柱高61.5米.底部直徑4米.與主機(jī)連在一起的3片“風(fēng)葉”,每片長(zhǎng)37.5米.面積約為20m2.
(1)風(fēng)能是屬于________(可再生或不可再生)能源.風(fēng)力發(fā)電的主要優(yōu)點(diǎn)為(兩點(diǎn))________
(2)發(fā)電機(jī)底座對(duì)地面的壓強(qiáng)為多少?(g取10N/kg)
(3)若平均風(fēng)速為6m/s,空氣的密度為1.29kg/m3,則每秒鐘吹到每個(gè)葉片上的空氣的質(zhì)量為多少?
(4)一期工程計(jì)劃安裝17臺(tái)總功率為1500千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組.預(yù)計(jì)每年(按360天汁算)并網(wǎng)電量為多少千瓦時(shí).與燃煤發(fā)電相比.每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤多少噸?(標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為3×107J/kg)
解:(1)風(fēng)能是可以從自然界源源不斷地得到的能源,即為可再生能源,其優(yōu)點(diǎn)是無污染、環(huán)保、節(jié)能、成本低等.
(2)此時(shí)發(fā)電機(jī)組對(duì)地面的壓力:
F=G=mg=80000kg×10N/kg=800000N;
底座的面積:
S=πr2=3.14×(2m)2=12.56m2,
發(fā)電機(jī)組對(duì)地面的壓強(qiáng):
P===6.37×104Pa.
(3)在一秒鐘內(nèi)空氣所走的路程是:S=6m;
此時(shí)該部分空氣的體積為V=Sh=20m2×6m=120m3,
故此時(shí)吹過葉片的空氣的質(zhì)量是m=ρv=1.29kg/m3×120m3=154.8kg;
(4)預(yù)計(jì)每年并網(wǎng)的電量W=Pt=1500KW×360×24h=1.296×107KW?h,
∵Q放=W電=1.296×107KW?h=4.6656×1013J;
∴需要標(biāo)準(zhǔn)煤的質(zhì)量:
m===1.5552×106kg=1555.2t.
答:(1)可再生,無污染、環(huán)保(合理即可);
(2)發(fā)電機(jī)底座對(duì)地面的壓強(qiáng)為6.37×104Pa;
(3)每秒鐘吹到每個(gè)葉片上的空氣的質(zhì)量為154.8kg;
(4)每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1555.2噸.
(1)由可再生能源與不可再生能源的分類要求來看,可以從自然界源源不斷地得到的能源稱之為可再生能源;一旦消耗就很難再生的能源稱之為不可再生能源.
(2)此時(shí)發(fā)電機(jī)組對(duì)地面的壓力就等于發(fā)電機(jī)組的重力,已知其接觸面積,據(jù)公式P=計(jì)算即可;
(3)每秒鐘吹過每個(gè)葉片上的空氣看做一個(gè)長(zhǎng)方體,據(jù)風(fēng)速和時(shí)間可計(jì)算出空氣在這段時(shí)間內(nèi)所走的路程,而后據(jù)葉片的面積可計(jì)算成這段空氣柱的體積,在據(jù)密度公式可以計(jì)算出這段時(shí)間吹過每個(gè)葉片的空氣的質(zhì)量.
(4)根據(jù)W=Pt求出預(yù)計(jì)每年并網(wǎng)的電量,由于燃燒煤所產(chǎn)生的熱量與上面的發(fā)電量是相等的,故據(jù)公式Q=mq的變形公式可計(jì)算出每年可節(jié)約的煤的質(zhì)量.
點(diǎn)評(píng):本題是一道電學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)的綜合計(jì)算題,關(guān)鍵是公式及其變形式的靈活運(yùn)用,涉及的知識(shí)點(diǎn)較多,屬于中考常見題型.