- •Предисловие
- •Введение
- •1. Техническая термодинамика
- •1.1 Основные понятия термодинамики
- •1.3 Теплота и работа как формы передачи энергии.
- •1.4 Вычисление работы деформации газа.
- •1.5 Теплоемкость. Количество тепла в термодинамических процессах.
- •1.6 Изменение внутренней энергии рабочего тела.
- •1.7. Энтальпия рабочего тела.
- •1.8. Энтропия рабочего тела
- •1.9 Первый закон термодинамики.
- •1.10 Исследование термодинамических процессов с идеальным газом.
- •Обратимый изотермический процесс.
- •1.11 Термодинамические циклы Круговые процессы
- •Цикл Карно
- •1.12. Цикл Карно.
- •3) Цикл со смешенным подводом тепла (цикл Тринклера).
- •Сравнение циклов двс.
- •1.13 Водяной пар.
- •Диаграмма I-s водяного пара.
- •Графоаналитический метод расчета процессов с водяным паром.
- •1.14 Паротурбинные установки
- •Тесты для самостоятельной работы
- •Термодинамические процессы
- •Вычисление работы деформации газа.
- •Идеальные циклы д.В.С.
- •2.Основы теории теплообмена
- •2.1 Способы распространения тепла.
- •2.2 Теплопроводность
- •Теплопроводность через плоскую однородную стенку.
- •Теплопроводность через многослойную стенку.
- •Удельный тепловой поток через многослойную стенку определяется по формуле:
- •Теплопроводность через цилиндрическую стенку
- •2.3 Конвективная теплоотдача
- •Теплоотдача при вынужденной конвекции
- •2.4 Излучение. Закон Стефана-Больцмана.
- •2..5 Сложный вид теплообмена теплопередача
- •Теплообменные аппараты:
- •Контрольные вопросы.
- •Тестовые задания для самостоятельной работы Понятие теплового потока, плотности теплового потока.
- •Теплопроводность в плоских одно- и многослойных стенках.
- •Теплопроводность в цилиндрических одно- и многослойных стенках.
- •Уравнение теплоотдачи.
- •Критерии подобия.
- •Теплообмен при свободной конвекции среды. Теплообмен при вынужденном движении среды в трубах.
- •Теплопередача через плоские одно- и многослойные стенки.
- •Теплопередача через многослойные стенки.
- •Назначение и классификация теплообменных аппаратов по способу передачи тепла.
- •Тепловой расчёт теплообменных аппаратов.
- •3. Теплоэнергетические установки.
- •3.1.Топливо и процессы его горения
- •Процесс горения топлива
- •3.2. Котельные установки.
- •3.3 Газотурбинные установки.
- •3.4 Турбореактивные двигатели.
- •3.5. Холодильные машины
- •3.6. Магнитогидродинамические генераторы
- •3.7. Тепловые электростанции (тэс)
- •3.8. Атомные электростанции Физические основы получения ядерной энергии
- •Ядерные реакторы
- •Контрольные вопросы.
- •4 Экологические вопросы энергетики
- •4.1 Тепловая энергетика.
- •4.2 Атомная энергетика.
- •4.3 Гидроэнергетика.
- •4.4 Антропогенное влияние на тепловой баланс Земли.
- •Контрольные вопросы.
- •Глава 1. Техническая термодинамика…………………………………….3
- •Глава 2. Основы теории теплообмена…………………………………...57
- •Глава 3. Теплоэнергетические установки……………………………….86
- •Глава 4. Экологические вопросы энергетики………………………….106
4.2 Атомная энергетика.
Быстро растущие потребности в электроэнергии, трудности, связанные с наращиванием производства на тепловых станциях, и экологические проблемы, возникающие при их работе, вызвали необходимость создания атомной энергетики.
Атомные электростанции имеют ряд преимуществ по сравнению с тепловыми, особенно работающими на угле.
Особенно существенно различаются потребности в топливе. Для работы АЭС мощностью в 1000 МВт требуется 1,5 т обогащенного урана. Для тепловой станции той же мощности, работающей на угле, необходимо 3,5 млн. т угля в год.
- АЭС могли бы решить проблемы кислотных осадков, парникового эффекта, создаваемые тепловыми станциями, так как они не выбрасывают углекислого газа, двуокиси серы, оксидов азота.
Выбросы радиоактивных элементов при нормальной работе ядерных установок невелики. В атмосферу попадают, в основном, инертные радиоактивные газы. При применении средств газоочистки активность газовых выбросов на АЭС оказывается ниже санитарных норм. Эти преимущества долгое время позволяли считать АЭС экологически чистыми.
Однако и в нормальном, безаварийном режиме работы у АЭС имеются существенные недостатки. Атомная станция для охлаждения реактора требует в 1,5 раза больше воды, чем тепловая. Поэтому и тепловое загрязнение водоёмов оказывается намного сильнее.
Более существенным, чем в тепловой энергетике, является и изъятие земель для строительства прудов-охладителей, санитарно-защитных зон. Повышенные землеёмкость и водоёмкость АЭС особенно ощущаются при размещении станций в районах дефицитных по воде и высоким потенциальным плодородием сельскохозяйственных угодий.
Использование ядерного топлива не создаёт на АЭС двуокиси углерода, т.е. не способствуют развитию парникового эффекта, а также не создаёт окислов серы и азота, приводящих к кислотным осадкам. Теплотворная способность ядерного топлива примерно в 2млн. раз выше, чем углесодержащего топлива.
4.3 Гидроэнергетика.
Гидроэлектростанции являются давно используемым источником электроэнергии. При их строительстве река перегораживается платиной, выше неё создаётся водохранилище, а вода по трубам направляется к турбинам. Вращающиеся турбины приводят в движение роторы синхронных трёхфазных генераторов. На зажимах статора возникает напряжение, а электрическая энергия по линиям электропередачи направляется к потребителям.
Однако работа ГЭС имеет ряд недостатков.
1) Затопление земель, пригодных для сельского хозяйства;
2) Изменение климата в зонах водохранилищ;
3) Нарушение условий существования и нереста рыбы, сокращение рыбных запасов;
4) Строительство ГЭС приводит к наведенной сейсмичности, в частности в США и Индии возникали землетрясения, разрушившие ГЭС.
Мощные гидроэнергетические сооружения несут потенциальную опасность крупных катастроф. Воздействие на окружающую среду оказывают не только электростанции, но и высоковольтные линии электропередачи. Известно, что сильное электромагнитное поле, образующее около ЛЭП 750, оказывает значительное воздействие на насекомых - они не могут находиться в зоне влияния ЛЭП. ЛЭП 1150, проходящие через реки, сильно изменяют традиционные пути рыб на нерест. Медицинские исследования показывают, что имеется вероятность заболевания раком и лейкемией детей, проживающих вблизи высоковольтных линий электропередачи.