Министерство высшего образования Российской Федерации

Тверской Государственный Технический Университет

Кафедра электроснабжения и электротехники

ОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Методические указания

к практическим занятиям для студентов дневной и заочной форм обучения специальности 140.211

Тверь 2011

Методические указания разработаны в соответствии с учебной программой курса «Общая энергетика» для студентов направления 650900, специальность 140.211. Предназначены для студентов дневной и заочной форм обучения.

Методические указания обсуждены и рекомендованы к печати на заседании кафедры ЭС и Э (протокол №1 от 31.08.2010 и протокол №2 от 27.09.2010).

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1. Тематика лекций 3

2. Практические занятия 5

Приложение 12

Библиографический список 16

ОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Методические указания к практическим занятиям для студентов дневной и заочной форм обучения специальности 140.211

Составитель А.С.Енин

Редактор

Технический редактор

Тверь. Типография ТГТУ

© Тверской государственный

технический университет, 2011

ВВЕДЕНИЕ

Изучение настоящего курса имеет целью получение и закрепление студентами знаний о процессах производства и потребления электрической и тепловой энергии, взаимной связи и объективных закономерностях этих процессов, о различных типах электростанций, их характеристиках, условиях совместной работы и комплексного использования.

На основании этого формируется обобщённое представление о единстве энергетической системы как части промышленности и экономики в целом.

Изучение курса базируется на знаниях по дисциплинам «Теоретические основы электротехники», «Электромеханика», «Физика». Приобретённые знания используются студентами при изучении специальных дисциплин блока «Электроэнергетика»: темы 1, 2, 3 в дисциплине «Производство электрической энергии», темы 4, 5 в дисциплинах «Передача и распределение электрической энергии», «Электроснабжение».

Настоящие методические указания содержат четыре основных раздела. В первом приводится тематика лекций, соответствующая утверждённой программе курса, что позволяет студентам всех форм обучения лучше организовать самостоятельную работу и успешно освоить теоретический материал. Второй раздел содержит методические указания по практическим занятиям. Студенты дневного отделения решают типовые задачи во время аудиторных занятий, а студенты-заочники используют рассмотренные примеры для выполнения контрольных заданий. Необходимые пояснения даны по тексту. В третьем разделе приведены методические указания к выполнению лабораторных работ. Помимо содержания самих работ особое внимание уделяется правилам техники безопасности, которые необходимо соблюдать на внеаудиторных занятиях. Четвёртый раздел - приложения. В нём содержится справочный материал, достаточный для самостоятельного выполнения контрольных заданий.

1. Тематика лекций

Часть I. «Производство электрической и тепловой энергии»

Введение. Общие сведения о месте и роли энергетики в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и т.д. Краткая историческая справка о развитии энергетики. Понятие о единой энергетической системе. Типы электрических станций.

Тема 1. Тепловые электрические станции (ТЭС).

Типы ТЭС и их схемы. Теоретические основы преобразования энергии в тепловых двигателях. Паровые котлы: назначение, принцип действия, типы, технические характеристики. Энергобаланс и тепловые схемы ТЭС. Перспективы развития ТЭС.

Литература по теме: [1 - 3.2,3.3; 2 - 4.1...4.12, 6....6.5; 5-§66...75; 6;9].

Тема 2. Атомные электрические станции (АЭС).

Типы и схемы АЭС. Ядерные энергоустановки. Типы ядерных реакторов. Энергобаланс АЭС. Перспективы развития атомной энергетики.

Литература по теме: [1-3.9; 2-5.1.. .5.4,6.6; 5-§76 ].

Тема 3. Гидравлические электростанции (ГЭС).

Гидроэнергоресурсы и схемы их использования. Гидро- энергетические уста­новки. Процесс преобразования гидравлической энергии в электричес­кую на различных типах гидроэнергоустановок. Современные проблемы комплексного использования гидроресурсов. Регулирование речного стока. Гидроэнергетика малых ГЭС. Проектирование и эксплуатация гидроэнерго­установок. Перспективы развития гидроэнергетики.

Литература по теме: [1-3.6; 2-9.1...9.7, 10.1.-.10.7; 7].

Тема 4. Возобновляемые источники энергии.

Общие перспективы развития энергетики. Энергетика и экология. Солнеч­ные, ветровые, геотермальные, волновые, приливные энергоустановки. Ис­поль­зование вторичных энергоресурсов. Источники энергопотенциала, типы установок, социально-экологические и экономические аспекты. Нако­пители энергии. Экономия энергии, энергосберегающие технологии.

Литература по теме: [1-3.7,3.8,4.1...4.9], а также периодические издания.

Часть II.«Передача и потребление электрической и тепловой энергии»

Тема 5. Передача электрической энергии.

Воздушные и кабельные линии электропередачи (ЛЭП). Шкала номинальных напряжений. Силовые трансформаторы. Перспективные системы передачи и использования электрической энергии.

Литература по теме: [1-5.1...5.9; 3;4;8]

Тема б. Передача тепловой энергии.

Технические основы передачи тепловой энергии. Виды теплоносителей. Теп­лотрассы, трубопроводы, схемы передачи. Потребители тепловой энергии и их основные характеристики. Перспективы системы передачи и использова­ния тепловой энергии.

Литература по теме: [1-5.1...5.9;2-11.1…11.4;4; 9; 11; 12].

2. Практические занятия

В данном разделе приведены методические указания по решению задач, примеры решения, варианты контрольных заданий.

2.1. Расчёт параметров режима котельного агрегата тэц.

Решается задача определения коэффициента полезного действия (КПД) парово­го котла и расхода топлива.

(2.1)

(2.2)

где - КПД парового котла, %; -потеря теплоты соответственно с уходящими газами, химическим недожогом, механическим недожогом, на наружное охлаждение, со шлаком, %; -полный расход топлива кг/с; -те­плота, воспринятая рабочей средой в паровом котле, кДж/с; -располагае­мая теплота поступающего в топку топлива, кДж/кг. Если тепло уходящих газов не используется, то

,%, (2.3)

а при разомкнутой системе сушки топлива уходящими газами

,%, (2.4)

где , , - энтальпия соответственно уходящих газов, газов в месте отборов на сушку, холодного воздуха, кДж/кг; - доля отборов газов на сушку; - избыток воздуха в уходящих газах.

Энтальпия газа при температуре Т численно равна количеству теплоты, которое подведено к газу в процессе нагревания его от нуля градусов Кельвина до температуры Т при постоянном давлении.

При разомкнутой системе сушки все данные о топливе относят к подсушенному топливу (сушонке). В этом случае расход сырого топлива при изменении влажности от до составляет

,кг/с, (2.5)

где - расход подсушенного топлива по (2.2), кг/с; , - влажность подсушенного и не подсушенного топлива, %.

При изменении влажности меняется и низшая теплота сгорания топлива - от до :

,кДж/кг. (2.6)

Низшая теплота сгорания соответствует количеству теплоты, выделяемой топливом при полном его сгорании без учёта теплоты, затрачиваемой на образование водяных паров, которые находятся в продуктах сгорания.

Полная располагаемая теплота поступающего в топку топлива

,кДж/кг, (2.7)

где - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг; - дополнительная теплота, вносимая в котёл подогретым снаружи воздухом, паровым дутьём и т д., кДж/кг. Для ориентировочных расчётов принимают =0,01…0,02 .

Теплота, воспринимаемая рабочей средой в паровом котле

,кДж/с, (2.8)

где - паропроизводительность котла, кг/с; , - энтальпия перегретого пара и питающей воды, кДж/кг; - теплота, дополнительно воспринимаемая при наличии промежуточного пароперегревателя, продувки водой и т.д., кДж/с. Для ориентировочных расчётов .

, (2.9)

где - доля уноса золы с продуктами сгорания; - энтальпия шлака, кДж/кг, - рабочая зольность топлива, %.

Значения , , , , -приведены в приложении 1.

При твёрдом шлакоудалении можно принять =1,2...1,25; =0,95; =560 кДж/кг.

Кроме того, при температуре воздуха перед котлом 30 °С =233 кДж/кг, а при температуре уходящих газов 120 °С =1256 кДж/кг.

Пример расчёта. Определить КПД и расход топлива для парового котла при следующих условиях: =186 кгс; топливо - сушонка Березовского угля с =13%; разомкнутая система сушки, =0,34; отбираемый на сушку газ имеет =4000 Дж/кг; энтальпия перегретого пара и питательной воды соответственно =3499 кДж/кг, =1086,5 кДж/кг.

Решение:

Предварительно по (2.6) определяется низшая теплота сгорания подсушенного топлива

кДж/кг.

Здесь =33%, =16200кДж/кг- по табл.П.1.1.

Принимая по (2.7) кДж/кг, находим.по (2.4) %.

По табл.П.1.1 и табл.П.1.2 принимаем %, %, % .

С учетом табл. П. 1.1 находим по (2.9) %.

Тогда %.

Для расчёта расхода топлива предварительно по (2.8) находим

кДж/с.

Расход подсушенного топлива по (2.2)

кг/с.

Расход сырого топлива при =33 % по (2.5) составляет

кг/с.

Контрольное задание. Определить кпд котла и расход сырого и подсушенного топлива, Паропроизводительность котла принять по табл. 2.1 в соответствии с последней цифрой номера зачётной книжки. Вид топлива принять по табл. П. 1.1 в соответствии с предпоследней цифрой номера зачётной книжки .

Паропроизводительность котла Таблица 2.1

Параметр

Вариант

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

,кг/с

150 200 180 100 90 120 140 160 170 130