
- •Возобновляемые источники энергии
- •Глава 16 посвящена очень важным для новой энергетики вопросам аккумулирования и передачи выработанной энергии.
- •Основы использования возобновляемых источников энергии
- •Введение
- •Основные понятия и определения
- •Энергии
- •Истощаемых источниках энергии
- •Научные принципы использования возобновляемых источнников энергии
- •Технические проблемы использования возобновляемых источников энергии
- •Энергии
- •Социально-экономические последствия развития энергетики на возобновляемых источниках энергии
- •Основы механики жидкости 2.1. Введение
- •Закон сохранения энергии, уравнение Бернулии
- •Закон сохранения количества движения
- •Вязкость
- •Турбулентность
- •Трение при течении в трубах
- •Глава 3.
- •Теплоперенос
- •Введение
- •Метод тепловой цепи и терминология
- •Теплопроводность
- •Конвективный теплообмен
- •Радиационный теплоперенос
- •Свойства прозрачных веществ
- •Теплоперенос посредством теплоносителя
- •Смешанный теплоперенос и его тепловая цепь
- •Глава 4 солнечное излучение 4.1. Введение
- •Космическое солнечное излучение
- •Составляющие излучения
- •Геометрия Земли и Солнца
- •Расположение приемника относительно Солнца
- •Влияние земной атмосферы
- •Оценки солнечной энергии
- •Расчет теплового баланса, общие замечания
- •Открытые нагреватели
- •Закрытые нагреватели
- •Системы с изолированным накопителем
- •Селективные поверхности
- •Вакуумированные приемники
- •Воздух)
- •Другие применения солнечной энергии
- •Введение
- •Подогреватели воздуха
- •Зерносушилки
- •Солнечные отопительные системы
- •Охлаждение воздуха
- •Опреснение воды
- •Солнечные пруды
- •Концентраторы солнечной энергии
- •Солнечные системы для получения электроэнергии
- •Глава 7
- •Фотоэлектрическая генерация
- •Введение
- •Кремниевый р—я-переход
- •Поглощение фотонов
- •Потребляемая солнечная энергия
- •Фотоэлектрические свойства цепи и нагрузки
- •Ограничения эффективности солнечных элементов
- •Конструкции солнечных элементов
- •2 При повышении температуры ширина запрещенной зоны уменьшается в таблице приведены данные для температуры окружающего воздуха
- •7.9. Фотоэмиссиоиные и термоэмиссионные системы
- •Глава 8
- •Гидроэнергетика
- •Введение
- •Основные принципы использования энергии воды
- •Оценка гидроресурсов для небольших станций
- •Активные гидротурбины
- •Реактивные гидротурбины
- •Гидроэлектростанции
- •Гидравлический таран
- •Пользуясь атласом, оцените гидроэнергетический потенциал страны или определенного района, действуя в такой последовательности.
- •Падающий на лопасти турбины Пельтона поток и отраженный образуют угол в в системе координат, связанной с лопастью. Скорость ut — тангенциаль
- •Ветроэнергетика
- •Введение
- •Классификация ветроустановок
- •Основы теории ветроэнергетических установок
- •Режимы работы ветроколеса
- •Метод линий тока
- •Характеристики ветра
- •Использование ветроколесом энергии ветра
- •Производство электроэнергии с помощью ветроэнергетических установок
- •Энергия; 6 — дорогая электроэнергия
- •Производство механической работы
- •Перспективы использования вэу
- •Фотосинтез
- •Введение
- •Трофический уровень фотосинтеза
- •Фотосинтез на уровне растений
- •Клетки губчатой ткани
- •"Замыкающая клетка устьица
- •Термодинамический анализ
- •Фотофизика
- •Фотосинтез на молекулярном уровне
- •Мембраны
- •Искусственный фотосинтез
- •Глава 11
- •Биотопливо
- •Введение
- •Классификация биотоплива
- •Сжигание биотоплива для получения тепла
- •Пиролиз (сухая перегонка)
- •Другие термохимические процессы
- •Газгольдер
- •Агрохимические способы получения топлива
- •Фермер, имеющий 50 свиней, предполагает использовать их навоз для получения биогаза в качестве топлира своего автомобиля.
- •Глава 12 энергия волн 12.1. Введение
- •Волновое движение
- •Энергия и мощность волны
- •Описание реальных волн
- •Устройства для преобразования энергии волн
- •Глава 13 энергия приливов 13.1. Введение
- •Причины возникновения приливов
- •Масштабы не соблюдены
- •Усиление приливов
- •Мощность приливных течений
- •Мощность приливного подъема воды
- •Угасающие приливы
- •Перспективные районы строительства приливных электростанций
- •Глава 14 преобразование тепловой энергии океана 14.1. Введение
- •Теплообменники
- •Требования к насосным агрегатам
- •Другие практические соображения
- •Глава 15 геотермальная энергия
- •Введение
- •Геофизика
- •Анализ свойств сухих горных пород и естественных водоносных пластов
- •Использование геотермальных ресурсов
- •Аккумулирование и передача энергии на расстояние 16.1. Значение процессов аккумулирования и передачи энергии
- •Биологическое аккумулирование
- •Химическое аккумулирование
- •Аккумулирование тепла
- •Аккумулирование электроэнергии: свинцово-кислотные батареи
- •1 Моль рь 207 г
- •Моль рьОг 239 г
- •Моля h2so4 196 г
- •Топливные элементы
- •Механическое аккумулирование
- •Передача энергии
- •Список рекомендуемой литературы
- •Оглавление
- •Глава 8. Гидроэнергетика 176
- •Глава 9. Ветроэнергетика 195
- •Глава 10. Фотосинтез 243
- •Глава 11. Биотопливо 266
- •Глава 12. Энергия волн 297
- •Глава 13. Энергия приливов 318
- •Глава 14. Преобразование тепловой энергии океана 336
- •Глава 15. Геотермальная энергия 348
- •Глава 16. Аккумулирование и передача энергии на расстояние 360
- •Твайделл Джон, Уэйр Антони Возобновляемые источники энергии
теряется,
так как г получается из R
умножением
на Л, а не делением.
В
общем случае выражение для плотности
теплового потока записывается в виде
q
= hAT, (3.7)
где
h
— коэффициент
теплопередачи или теплоотдачи, Вт/(м2-К).
Сравнивая с (3.4), получаем
h
— \/r. (3.8)
Далее
в тексте различные механизмы теплопереноса
обозначаются различными нижними
индексами у параметров /?, г
или А, а именно: индекс п
— для
теплопроводности, v
— для
конвекции, г —для излучения (радиации),
т — для теплопереноса, обусловленного
движением жидкости непосредственно.
Теплопроводность
— это
теплоперенос, обусловленный тепловым
движением (поступательным или
колебательным) атомов, молекул или
электронов вещества, т. е. микроскопическими,
а не макроскопическими перемещениями.
В непрозрачных твердых телах это
единственный механизм теплопереноса,
в прозрачных средах теплоперенос
осуществляется также излучением (излу-
чательный или радиационный теплоперенос).
Теплопроводность существует и в
жидкостях и газах, но обычно в этих
средах определяющим является
конвективный перенос тепла, обусловленный
макроскопическими перемещениями малых
объемов среды.
Количество
тепла Р, переносимого в результате
теплопроводности через пластину
толщиной Ах
и площадью
А
при разности
температур ее поверхности А
7\ равно
р=
— ХААТ/Ах. (3.9)
Здесь
А, — коэффициент
теплопроводности,
Вт/ (м • К), знак минус означает, что
тепло переносится в направлении убывания
температуры по толщине пластины.
Сравнивая (3.9) с (3.2), получаем выражения
для термического сопротивления при
теп- лопроводностном механизме переноса
тепла
Rn
= Ах/Ы (ЗЛО)
и
удельного термического сопротивления
rn
= RnA=Ax/k. (3.11)
Теплопроводность
твердых тел практически не зависит от
температуры в широком диапазоне ее
изменения, поэтому термическое
сопротивление Rn
непрозрачных
твердых тел можно считать постоянным.
В жидкости, газе и паре ситуация
совершенно дру
45
Теплопроводность
гая.
Их термическое сопротивление существенно
изменяется с температурой вследствие
конвективных процессов.
Термическая
проводимость среды определяется
выражением V=l/r.
Пример.
3.1.
Значения теплопроводностного термического
сопротивления некоторых материалов
равны:
1
м2
5-миллиметрового оконного стекла
Ra==
(1 Вт-м-'-К”1) (1 м2) ==0’005
К/Вт;
5
м2
такого же стекла
#„=0,001
К/Вт;
1
м2
глухой кирпичной стены толщиной 220
мм
*„= ?20_мм
(1
Вт-м-'-К-1) (1 м2)
U=45
Вт/(м2-К);
1
м2
спрессованной стекловаты толщиной 80
мм (для утепления чердачных перекрытий)
йя= 8°,ММ
, г
=2К/Вт,
(0,04
Вт-м -К ) (1 м2)
U=5
Вт/(м2-К).
Полезно
отметить следующее.
Теплопроводностная
проводимость оконного стекла гораздо
меньше суммарной термической проводимости
окна вследствие конвективного движения
воздуха около него (см. задачу 3.7).
Так
как термическая проводимость металлов
высока [А,« «100 Вт/(м-К)], его кондуктивным
термическим сопротивлением в
многослойных материалах, включающих
неметаллические компоненты, можно
пренебречь.
Спрессованное
стекловолокно обладает гораздо большим
термическим сопротивлением, чем
листовое стекло, из-за наличия в
стекловолокне большого количества
микропор, заполненных неподвижным
воздухом. Неподвижный воздух является
очень хорошим теплоизолятором [А, «0,03
Вт/(м*К)] и содержится во всех естественных
и искусственных теплоизоляционных
материалах. Термическое сопротивление
таких материалов резко падает, если
они намокают или если микропоры в них
слишком велики (в последнем случае
резко возрастает конвективный теплообмен
внутри пор).
Понижение
теплопроводностного сопротивления
мокрых или сырых материалов объясняется
двумя причинами: а) жидкость,
обладающая большей теплопроводностью,
проникает в микропоры, вытесняя из них
воздух. Такой механизм характерен
46