
- •Основы теплотехники Техническая термодинамика
- •Введение
- •1. Основные понятия термодинамики
- •1.1. Предмет термодинамики
- •1.2. Термодинамическая система
- •1.3. Термические параметры состояния
- •1.4. Уравнение состояния
- •1.5. Расчет термических параметров газовых смесей
- •1.6. Термодинамический процесс
- •1.7. Методические указания. Вопросы и задачи
- •1.8. Ответы
- •2. Первый закон термодинамики
- •2.1. Внутренняя энергия
- •2.2. Работа изменения объема
- •2.3. Внешняя работа
- •2.4. Математическое выражение первого закона термодинамики
- •2.5. Теплоемкость газов
- •2.6. Методические указания. Вопросы и задачи
- •Определите работу изменения объема (w) и внешнюю работу (l) указанного процесса. Представьте процесс в p – V- диаграмме и покажите соответствующие этим работам площади.
- •2.7. Ответы
- •3. Второй закон термодинамики
- •3.1. Формулировки и математическое выражение второго закона термодинамики
- •3.3. Круговые процессы (циклы)
- •3.4. Понятия средних термодинамических температур подвода и отвода тепла
- •3.5. Эксергия теплоты
- •3.6. Эксергия потока рабочего тела
- •3.7. Связь работы обратимого процесса с эксергией. Потеря эксергии реальных процессов
- •3.8. Эксергетический кпд
- •3.9. Методические указания
- •3.10. Вопросы и задачи
- •3.11. Ответы
- •4. Параметры и процессы идеальных газов и их смесей
- •4.1. Расчет калорических параметров
- •4.2. Расчет процессов идеального газа
- •4.2.2. Изохорный процесс
- •4.2.3. Изотермический процесс
- •4.2.4. Адиабатный процесс
- •4.2.5. Политропные процессы
- •4.3. Методические указания
- •4.4. Задачи
- •Решение
- •4.5. Ответы
- •5. Реальные газы и пары
- •5.1. Фазовая p-V-t-диаграмма воды и водяного пара
- •5.2. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара
- •5.3. Расчет параметров мокрого пара
- •5.4. Диаграммы p-V, t-s, h-s воды и водяного пара
- •5.5. Процессы воды и водяного пара
- •5.5.1. Изохорный процесс
- •5.5.2. Изобарный процесс
- •5 .5.3. Изотермический процесс
- •Расчет процесса с помощью таблиц
- •5.5.4. Адиабатный процесс
- •5.6. Методические указания
- •5.7. Вопросы и задачи
- •5.8. Ответы
- •6. Термодинамика потока
- •6.1. Первый закон термодинамики для потока
- •6.2. Связь изменения скорости и параметров состояния в потоке
- •6.3. Параметры торможения
- •6.4. Скорость звука
- •6.5. Закон изменения сечения адиабатного потока
- •6.6. Расчет сопел
- •6.7. Выбор формы сопла
- •6.8. Необратимое истечение
- •6.9. Дросселирование газов и паров
- •6.10. Методические указания и вопросы
- •6.11. Задачи
- •6.12. Ответы
- •7. Влажный воздух
- •7.1. Характеристики влажного воздуха
- •7.2. Расчет параметров влажного воздуха
- •7.4. Процессы во влажном воздухе
- •7.4.1. Нагрев воздуха
- •7.4.2. Охлаждение воздуха
- •7.4.3. Сушка материалов
- •7.4.4. Смешение потоков влажного воздуха
- •7.5. Методические указания
- •7.6. Задачи
- •8. Процессы компрессоров
- •8.1. Одноступенчатое сжатие
- •8.2. Многоступенчатое сжатие
- •8.3. Оценка эффективности работы компрессоров
- •8.4. Методические указания
- •8.5. Задачи
- •8.6. Ответы
- •9. Циклы газотурбинных и паротурбинных установок
- •9.1. Методы термодинамического анализа циклов
- •9.2. Циклы газотурбинных двигателей и установок
- •9.2.1. Схема и цикл гтд со сгоранием топлива при постоянном давлении
- •9.2.2. Действительный цикл газотурбинного двигателя. Метод кпд
- •9.2.3. Схема и цикл энергетической газотурбинной установки
- •9.3. Циклы паротурбинных установок
- •9.3.1. Схема паротурбинной установки (пту) и цикл Ренкина
- •9 .3.2. Система коэффициентов полезного действия для оценки эффективности пту. Тепловой баланс пту
- •9.3.3. Эксергетический анализ пту
- •9.3.4. Цикл пту с промежуточным перегревом пара
- •9.3.5. Регенеративный цикл паротурбинной установки
- •9.3.6. Теплофикационные паротурбинные установки
- •9.4. Атомные паротурбинные установки
- •9.5. Методические указания
- •9.6. Задачи
- •9.7. Ответы:
- •10. Циклы теплотрансформаторов
- •10.1. Идеальные циклы теплотрансформаторов
- •10.2.Схема и цикл газовой (воздушной) холодильной установки
- •10.3. Схема и цикл парокомпрессионной холодильной установки
- •10.4. Методические указания
- •10.5. Задачи
- •10.6 Ответы:
- •11. Защита атмосферы от вредных выбросов энергетических установок
- •11.1. Тепловые электростанции
- •11.2. Характеристика вредных выбросов
- •11.3. Тепловые выбросы тэс
- •11.4. Транспортные двигатели
- •11.5. Атомная энергетика
- •11.6. Холодильная техника
- •Литература
- •Приложение
- •Оглавление
11.5. Атомная энергетика
Развитие атомной энергетики предопределено прогнозируемым истощением органического топлива. Только атомная энергетика способна обеспечить возрастающие потребности в электроэнергии.
Очевидные преимущества атомных электростанций, по сравнению с тепловыми, следующие:
отсутствие вредных выбросов в атмосферу;
в 3 – 4 раза меньшая площадь отторгаемых земель, необходимая для размещения АЭС;
независимость от источников энергоресурсов.
Сложными являются проблемы:
захоронения и хранения радиоактивных отходов;
риск, связанный с крупными авариями на ядерных реакторах.
Задача снижения риска аварий на АЭС решается путем повышения надежности существующих энергоблоков и разработки реакторов нового поколения, в которых безопасность обеспечивается на основе естественных обратных связей, когда ошибки персонала не приводят к развитию аварий.
Проблема захоронения и хранения радиоактивных отходов существует и решается специалистами всего мира.
С технической точки зрения ядерная энергетика может быть безопасной в любой степени, т. е. это вопрос стоимости, экономичности и конкурентоспособности. Мировой опыт эксплуатации АЭС свидетельствует, что их радиоактивные выбросы при нормальной работе создают дозу облучения, составляющую доли процента от облучения естественным радиоактивным фоном. Это влияние практически не обнаруживается на фоне загрязнения биосферы в результате испытания ядерного оружия.
Более подробные сведения о развитии мировой атомной энергетики, об экономических, экологических, социальных аспектах, связанных с атомной энергетикой, можно получить из [14].
11.6. Холодильная техника
Используемые в холодильной технике фреоны вносят определенный вклад в разрушение озонового слоя Земли. Чтобы отказаться от фреонов, необходимо изменить технологию производства искусственного холода. Однако, несмотря на эти меры, решить проблему разрушения озонового слоя (а это экологическая катастрофа) не удастся, т. к. вещества, разрушающие озоновый слой (окислы азота, хлор, фреоны), образуются:
при ядерных взрывах;
в камерах сгорания турбореактивных двигателей (гражданская и военная авиация);
при производстве электроэнергии на ТЭС;
при производстве сельскохозяйственной продукции (минеральные удобрения при разложении выделяют окислы азота, которые попадают в атмосферу);
при запусках космической техники;
при использовании фреонов в холодильной технике, при производстве пенопласта, при изготовлении бытовых аэрозолей и аэрозольных упаковок и т. д.
Вклад в разрушение озонового слоя по всем перечисленным позициям, механизм разрушения и возможности уменьшения наносимого вреда обстоятельно и доступно изложены в [12].
Литература
Теплотехника /Под ред. А.П. Баскакова. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 224 с.
Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 416 с.
Андрющенко А.А. Основы термодинамики циклов теплоэнергетических установок. – М.: Высш. шк., 1985. - 319 с.
Бродянский В. М., Фратшер В., Михалек К. Эксергетический метод и его приложения. – М.: Энергоатомиздат, 1988. -286 с.
Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике. – М.: Машиностроение, 1973. - 344 с.
Сборник задач по технической термодинамике: Учеб. пособие для вузов/ Т.Н. Андрианова, Б.В. Дзампов, В.Н. Зубарев, С.А. Ремизов. - М.: Энергоиздат, 1981. -240 с.
Ривкин С.Л. Термодинамические свойства газов: Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 288 с.
Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. – М.: Энергия, 1980. - 424 с.
Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник. Кн. 2. – М.: Энергоатомиздат, 1988. - 559 с.
Носков Н.С., Пай З.П. Технологические методы защиты атмосферы от вредных выбросов на предприятиях энергетики. - Новосибирск: Наука, 1996.-156 с.
Ребане К. К. Энергия, энтропия, среда обитания. – Таллин: Валгус, 1984. -159 с.
Мизун Ю. Г. Озонные дыры: мифы и реальность. – М.: Мысль, 1993. -287 с.
Охрана окружающей среды /Под ред. С. В. Белова. – М.: Высш. шк., 1991. -319 с.
Маленченко А. Ф. и др. Ядерная энергетика. Общество и природа. – М.: Наука и техника, 1990. -223 с.