Общие методические указания

В мировой энергетике происходит непрерывное совершенствование процессов получения энергии. Современное энергетическое хозяйство сложно и многогранно, оно быстро развивается. Создаются и внедряются принципиально новые типы энергетических установок, совершенствуется структура энергетического баланса, используется энергия новых, так называемых, нетрадиционных источников энергии, в том числе энергия возобновляемых источников: энергия Солнца, геотермальная и ветровая энергия, энергия биомассы. Все это требует от современного молодого специалиста глубоких теоретических и экономических знаний во всех сферах энергетического хозяйства. Курс “Энергоиспользование в энергетике и технологии” направлен на то, чтобы молодой специалист, приступающий к работе на объектах и в области управления энергетическим хозяйством, владел, наряду с необходимыми знаниями в области проектирования, строительства, монтажа и эксплуатации ТЭС, достаточно широким представлением о большинстве задач в области энергоснабжения, энергосбережения, охраны природы от промышленных загрязнений.

При изучении материала рекомендуется:

1. Ознакомиться с содержанием изучаемой темы, прочитать соответствующие разделы рекомендованной литературы.

2. Разобраться в физическом смысле процессов получения и использования энергии.

3. Составить краткий конспект изучаемой темы или план предполагаемого ответа.

4. Ответить на контрольные вопросы устно без учебника и конспекта.

5. После изучения курса выполнить контрольную работу, проделать лабораторные работы, Сдать экзамен.

Рабочая программа и методические указания по разделам курса.

1. Введение

Назначение курса и его связь с другими курсами. Перспектива развития энергетики в мире, СНГ, России. Роль КЭС, ТЭЦ, АЭС, других энергоисточников в народном хозяйстве. Классификация энергоисточников. Задачи охраны окружающей среды. Связь между энергосбережением и охраной природы. История развития энергетики.

Методические указания.

При изучении этого раздела следует обратить внимание на тенденции в развитии энергопроизводства и энергоиспользования в мире. Важно проследить исторические этапы в процессе развития энергетики, а также этапы в деле охраны воздушного и водного бассейнов.

Контрольные вопросы

1. Каковы перспективы развития энергопроизводства в России

2. Каковы основные достижения в Мировой энергетике?

3. Какова связь между энергосбережением и выбросами энергопредприятий?

4. Назовите основные этапы в развитии теплоэнергетики.

5. Как Вы представляете энергохозяйство будущего?

2. Использование возобновляемых и нетрадиционных источников энергии в энергетике

Научные принципы использования ВИНИЭ. Технические проблемы использования ВИНИЭ. Экологические основы развития энергетики и энергосбережения. Проблемы размещения электростанций. Круговорот углерода и климат. История энергетической техники. Сколько энергии нужно человеку? Цена энергетического комфорта. Биотопливо. Фотосинтез. Энергетические фермы. Использование мусора. Получение биогаза путем анаэробного сбраживания.

Ветроэнергетика. Получение механической энергии из энергии ветра. Расчет ВЭС. Гидроэнергетика. ГЭС, ГАЭС, ПЭС, малые ГЭС.

Гелиоэнергетика. Солнечные электростанции. Фотоэлементы. Нагревание воды солнечным излучением. Солнечное теплоснабжение. Солнечные подогреватели воздуха. Параметры Крымской СЭС-5. Гелиотермические электростанции США. Комбинированные солнечно-топливные электростанции. Комбинированные ФЭС и ВЭС. Гелиоводородные электростанции.

Геотермальная энергетика. Схемы Паужетской и Мутновской ГеоТЭС. Двухконтурные ГеоТЭС. ГеоТЭС Новой Зеландии, США, Италии, Японии. Геотопливные ТЭС. Океанические ТЭС. Моретермальные ТЭС.

Методические указания

При изучении этого раздела следует обратить внимание на решение проблемы энергетических кризисов при использовании ВИНИЭ, топливосбережения, решение проблемы снижения выбросов в окружающую среду. Обязательно следует проследить исторические этапы в деле энергопроизводства.

Контрольные вопросы

6. Какова роль ВИНИЭ в покрытии возможного энергетического баланса планеты и России?

7. Каковы виды и параметры СЭС и ФЭС ?

8. Какова классификация ГеоТЭС?

9. Какова классификация ГЭС?

10. Каковы технические и экологические проблемы создания ВЭС?

11. В чем заключаются основные проблемы создания океанических и моретермальных ТЭС?

12. В чем заключаются идеи комбинирования ТЭС и ГеоТЭС, ТЭС и СЭС?

13. Каковы основные достижения за рубежом в деле строительства СЭС, ФЭС, ГеоТЭС?

3. Использование возобновляемых и нетрадиционных источников энергии в технологии.

Водяные и ветряные мельницы. Солнечные сушилки. Солнечные охладители воздуха. Солнечные опреснители. Использование ветродвигателей и водяных колес для подъема воды. Использование вечной и сезонной мерзлоты для хранения продуктов питания.

Методические указания.

При изучении темы следует обратить внимание на историческое первенство данных устройств по сравнению с их использованием в электро- и теплоэнергетике.

Контрольные вопросы

14. Каков принцип действия водяной мельницы?

15. Почему создать ветровую мельницу проще, чем ВЭС?

16. Согласны ли Вы с тем, что человечество веками развивалось, имея в качестве источника энергии лишь Солнце и мускульную силу животных?

17. Как действует солнечный опреснитель?

18. Каковы проблемы аккумулирования льда для энергетических и неэнергетических целей?

3. Топливоиспользование в энергетике

МГД генераторы. Электрохимические генераторы. Топливные элементы. Водородные электростанции. Топливные элементы на водороде и метане. Ядерная энергия. Реакторы размножители на быстрых нейтронах. Термоядерный синтез. Воздушно - аккумулирующие электростанции.

Методические указания

В данном разделе изучаются вопросы топливоиспользования, выходящие за рамки традиционных ТЭС, АЭС и котельных. При знакомстве с этими процессами следует иметь в виде как исторические этапы, так и перспективные.

Контрольные вопросы

19. В чем заключаются идея и проблемы создания МГД генераторов?

20. Почему КПД топливных элементов очень высок?

21.Каковы требования к топливу для топливных элементов?

22. Каковы особенности водородных ТЭС и АЭС?

23. Каков принцип действия реакторов - размножителей на быстрых нейтронах?

24.Как будет работать термоядерная электростанция?

25.Каковы схемы воздушно - аккумулирующих энергоустановок?

3. Топливоиспользование в технологии

Промышленные и бытовые печи. Пламенные печи, печи косвенного нагрева, печи с плотным продуваемым слоем материала, печи с пересыпающимся слоем материала, с кипящим слоем, с уложенной объемной загрузкой, с погружными факелами. Лучистый и конвективный теплообмен в печах. Тепловой баланс печи. Ректификационные установки. Перегонка нефти. Основы энерготехнологии твердого топлива. Пиролиз твердого топлива и городского мусора. Газификация твердого топлива и мазута.

Методические указания

В данной теме рассматриваются проблемы использования топлива в промышленных, бытовых, технологических установках. Следует обратить внимание на конструкции печей, ректификаторов, пиролизеров, газогенераторов.

Контрольные вопросы

26. Какова классификация бытовых печей на твердом топливе?

27. Чем отличается «русская» печь от «шведки», плиты, «буржуйки», камина, калорифера?

28. Какова классфикация промышленных печей?

29. Каковы основные уравнения лучистого и конвективного теплообмена в печах?

30. Опишите уравнениями тепловой баланс печи?

31. Каков принцип действия ректификатора?

32. Как работает аппарат по перегонке нефти?

33. Что такое пиролиз топлива? Какие продукты получаются при пиролизе?

34. Чем отличается окислительный пиролиз от безокислительного?

35. Что такое газификация топлива?

36. Как влияет дутье на состав генераторного газа?

37. Каковы основные задачи энерготехнологии? Приведите схему простейшей ЭТХ?

3. Теплоиспользование в энергетике.

Использование вторичных тепловых ресурсов для выработки теплоты и электроэнергии. Получение горячей воды и пара в котлах-утилизаторах. Использование ВЭРов на газокомпрессорных станциях. Утилизационные электростанции. Тепловые насосы. Тепловое аккумулирование на ТЭС и АЭС.

Методические указания

В данном разделе рассматриваются проблемы получения теплоты и электроэнергии из утилизируемой теплоты. При изучении темы следует обратить внимание на влияние температуры ВЭРов на эффективность получения электроэнергии.

Контрольные вопросы

38. Каковы основные пути использования ВЭРов.

39. Как работают котлы-утилизаторы для получения пара и горячей воды?

40. Как осуществляется повышение эффективности газокомпрессорных станций?

41. Каков принцип действия утилизационных электростанций?

42. С какой целью применяются тепловые насосы и как они работают?

43. Каковы достижения в деле аккумулирования теплоты на ТЭС и АЭС?