Курс лекций: Общая энергетика.

Основные понятия. Предмет.

Природные энергии источника и производственные основы полезной энергии.

Существуют 3 основные источника: тепловая энергия, гидроэнергия и атомная энергия.

Энергия условно подразделяется на формы движения материй.

Энергия условно подразделяется на формы: химическая, механическая, ядерная, тепловая.

Энергетические ресурсы – материальные объекты в которых содержатся возможная энергия.

Основные энергетические ресурсы – органическое топливо, энергия рек и ядерная энергия.

Энергоресурсы подразделяются на возобновляемые и невозобновляемые.

Возобновляемыми называются ресурсы, которые непрерывно восстанавливаются природой (энергия рек, ветров, приливов, солнечная энергия.)

Невозобновляемыми называются те ресурсы, которые ранее были накоплены природой, а сейчас не образуются.

Первичная энергия – непосредственно извлекается в природе.

Вторичная энергия – получается человеком при преобразовании первичной.

В настоящее время человечество использует химическую энергию.

Мировые запасы органического топлива:

№	Топливо:	Геологические запасы [млр.т.у.т.]:	Извлекаемые запасы [млр.т.у.т.]:
1	Уголь	11200	2900
2	Нефть	740	370
3	Природный газ	630	500
4	Прочее	230	30

Условное топливо - = 29308

Современные тенденции состояния мировой энергетики.

Расход энергии важный критерий общества. Население стран Европы 70-80%

Структура мировой энергетики

ТЭС – 58%

ГЭС – 25%

АЭС – 17%

США

ТЭС (уголь) – 55%

ТЭС (газ) – 9,4%

ТЭС (нефтепродукты) – 4,2%

АЭС – 20,6%

ГЭС – 10%

Прочее – 0,8%

Осетия

ГЭС – 87%

Норвегия

ГЭС – 99%

Франция

АЭС – 73%

Бельгия

АЭС – 60%

Россия

ТЭС – 70%

АЭС – 16%

ГЭС – 14%

Гидростатика.

Гидравлика – прикладная наука, изучающая законы поведения жидкости, решающая практические задачи с использованием этих законов.

1. Гидростатика – жидкость в покое.

2. Гидродинамика – жидкость в движении.

– давление внешней среды.

- плотность жидкости.

- глубина погружаемого тела A.

– гидростатический напор

- геометрический напор

– площадь фигуры

- глубина погружения центра тяжести

Центр давления – это точка приложения, равнодействующая силам.

Центр массы – геометрический центр тела.

Основные понятия гидродинамики.

Площадь живого сечения – площадь сечения потока плоскостью перпендикулярная стенкам канала.

Напорное течение – течение жидкости в закрытом канале, когда поток не имеет свободной поверхности.

Безнапорное течение – течение жидкости в открытом канале, когда есть свободная поверхность потока.

Смоченный периметр – часть периметра живого сечения соприкасающийся со стенками канала.

(каппа) – смоченный периметр.

- площадь живого сечения.

Гидравлический радиус:

Расходи жидкости – количество жидкости, проходящей через контрольные сечения за единицу времени

Средняя скорость потока

Установившееся течение – течение при котором поля скоростей и давления не изменяется

Неустановившееся течение – течение при котором поля скоростей и давление не изменятся со временем.

Уравнение неразрывности потока.

Первое уравнение гидродинамики

Режим течения жидкости.

Ламинарный. Характеризуется отсутствием завихрений в потоке, когда траектория движения параллельна. Частицы совершают поступательные движения. Наблюдается данный режим при малых скоростях жидкости, течений в узких каналах, при течении вязкой жидкости. Увеличение скорости может привести к турбулентному течению, жидкость совершает вращательные движения.

Для оценки режима течения исполняется критерии Рейнольдса.

- скорость жидкости

- геометрический размер канала

- кинематический коэффициент вязкости.

Re < 2300 – ламинарный режим

Re > 10000 – турбулентный режим.

Уравнение Бернулли.

Это первое уравнение неразрывности, второе же уравнение показывает связь между скоростью и давлением.

– геометрическая высота 1-го и 2-го сечения потока

– пьезометрическая высота

– скорость жидкости

– гидродинамический напор

Уравнение Бернулли для реального потока:

– коэффициент Кориолиса (учитывается неоднородность скоростного поля в сечении потока)

– уменьшение гидродинамического напора на участке 1-2 из-за гидравлического сопротивления участка.

Уравнение Бернулли выражаемое через единицу электрической энергии через кг.

Уравнение Бернулли для идеального потока:

Рисунок, иллюстрирующий уравнение Бернулли:

Потеря напора потоки, обусловленные гидравлическим сопротивлением.

Гидравлические сопротивления и соответственно потери напора подразделяют на потери по длине и местные потери.

Потери по длине обусловлены трением между слоями жидкости, движущимися с различными скоростями, а также трением потока у стенки канала. Потери по длине выражаются формулами:

Нормальные условия соотносят следующим основным параметрам состояния:

– коэффициент потерь по длине, зависит от шероховатости стенок начала, от вязкости жидкости

– диаметр канала

– скоростной напор

Для произвольного канала:

R – Гидравлический радиус

Потеря напора местных сопротивлений

– коэффициент местного сопротивления.

Местное сопротивление обусловлено расширениями, сужениями, поворотами канала, различными локализованными препятствиями.

Суммарная потеря напора складывается с потерями по длине и местных потерь:

Гидравлический уклон:

Геометрический уклон:

Пьезометрический уклон: