- •2. Основные термодинамические параметры состояния.
- •3.Теплота и работа
- •4.Уравнение состояния идеальных газов.
- •5.Первый закон термодинамики.
- •Аналитическое выражение первого закона термодинамики.
- •Энтальпия.
- •Теплоемкость газов. Энтропия.
- •6. Второй закон термодинамики.
- •7. Термодинамические процессы идеальных газов (изобарный, изотермический, изохорный)
- •8. Термодинамические процессы идеальных газов (политропные, адиабатные)
- •9. Термодинамический кпд и холодильный коэффициент циклов.
- •10. Прямой обратимый цикл Карно.
- •11. Обратный обратимый цикл Карно.
- •12. Циклы паротурбинных установок. Циклы Ренкина на насыщенном и перегретом паре.
- •13. Классификация холодильных установок, хладагенты и требования к ним.
- •14. Основные виды переноса теплоты
- •15. Конвективный теплообмен. Виды движения теплоносителей.
- •16. Классификация теплообменных аппаратов. Теплоносители.
- •17. Расчет рекуперативных Теплообменных аппаратов.
- •18. Типы тепловых электростанций. Классификация.
- •19. Технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на тэс.
- •20. Классификация атомных реакторов
- •21. Устройство о ядерных реакторов различного типа
- •22. Ресурсы, потребляемые аэс, ее продукция, отходы производства
- •23. Технологические схемы производства электроэнергии на аэс.
- •24. Паровые турбины. Устройство паровой турбины
- •25. Проточная часть и принцип действия турбины
- •26.Типы паровых турбин и область их использования
- •27. Основные технические требования к паровым турбинам и их характеристики
- •29. Гту с изохорным подводом теплоты. Термодинамический кпд и работа цикла с изохорным подводом теплоты. Достоинства и недостатки гту.
- •30. Пгу. Их классификация. Достоинства и недостатки.
- •31. Котельные установки. Общие понятия и определения
- •32. Классификация котельных установок.
- •33. Каркас и обмуровка котла.
- •34. Тепловой и эксергетический балансы котла. Составляющие приходной части теплового баланса.
- •35. Общее уравнение теплового баланса ку. Составляющие расходной части теплового баланса.
- •36. Схемы подачи воздуха и удаления продуктов сгорания
- •37. Естественная и искусственная тяга. Принцип работы дымовой трубы.
- •38. Паросепарирующие устройства котлов
- •39. Пароперегреватели. Назначение, устройство, виды.
- •40. Водяные экономайзеры ку. Назначение, конструкция, виды
- •41. Воздухоподогреватели ку. Назначение, конструкция, виды
- •42. Топливо, состав и технические характеристики топлива Понятие условного топлива, высшей и низшей теплоты сгорания
- •43. Классификация систем теплоснабжения и тепловых нагрузок
- •44. Тепловые сети городов
- •45. Теплоэлектроцентрали. Преимущества раздельной и комбинированной выработки электроэнергии и тепла
- •47. Классификация нагнетателей. Области применения
- •48. Производительность, напор и давление, создаваемые нагнетателем
- •49. Мощность и кпд нагнетателей. Совместная работа насоса и сети.
- •50. Классификация двигателей внутреннего сгорания.
- •52. Основные теплоносители теплообменных аппаратов
- •54. Устройство двс. История развития и параметры работы двс Отличия реальной и идеальной индикаторных диаграмм двс.
- •55. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии
- •56. Прямое преобразование солнечной энергии. Солнечные водоподогреватели.
- •57. Подогреватели воздуха. Солнечные коллекторы.
- •58. Преобразование солнечной радиации в электрический ток
- •59. Гидроэнергетика. Основные принципы использования энергии воды. Устройство русловой гэс
- •60. Приливные электростанции
- •61.Ветрогенераторы. Возможность применения. Устройство и категории ветрогенераторов.
- •62. Типы ветрогенераторов. Установки с горизонтальной осью вращения. Преимущества и недостатки.
- •63. Типы ветрогенераторов. Установки с вертикальной осью вращения. Преимущества и недостатки.
- •64. Водородная энергетика
- •Принцип работы топливного элемента:
59. Гидроэнергетика. Основные принципы использования энергии воды. Устройство русловой гэс
Энергетическая программа РБ до 2010 года предусматривает в качестве основных направлений развития малой гидроэнергетики:
- сооружение малых ГЭС на промышленных сбросах;
- сооружение новых малых ГЭС на водохранилищах неэнергетического назначения;
- восстановление ранее существовавших малых ГЭС.
Основным рабочим органом ГЭС, непосредственно преобразующим энергию движения воды в кинетическую энергию своего вращения, является гидротурбина.
Гидротурбины бывают двух типов:
- активные;
- реактивные.
Термин "гидроэнергетика" определяет область энергетики, использующей энергию движущейся воды, как правило, рек. Эта энергия преобразуется или в механическую, или чаще всего в электрическую. Помимо гидроэнергетики водными источниками энергии являются морские волны и приливы.
Гидроэнергетика является наиболее развитой областью энергетики на возобновляемых ресурсах. Важно отметить, что в конечном итоге возобновляемость гидроэнергетических ресурсов также обеспечивается энергией Солнца, Действительно, реки представляют собой потоки воды, движущиеся под действием силы тяжести с более высоких на поверхности Земли мест в более низкие, и в конце концов впадают в Мировой океан. Под действием солнечного излучения вода испаряется с поверхности Мирового океана, пар ее поднимается в верхние слои атмосферы, конденсируется в облака и выпадает в виде дождя, пополняя истощаемые истоки рек. Таким образом, используемая энергия рек является преобразованной в механическую энергией Солнца.
Часто бывает, что в силу тех или иных изменений атмосферных условий этот кругооборот нарушается, реки мелеют или даже полностью высыхают. Другим крайним случаем является нарушение этого кругооборота, приводящее к наводнениям.
Для исключения этих обстоятельств на реках перед гидроэлектростанциями строятся плотины, формируются водохранилища, с помощью которых регулируется постоянный напор и расход воды. Гидроэлектростанции и их оборудование используются очень долго, турбины, например, — около 50 лет. Это объясняется условиями их эксплуатации: равномерный режим работы при отсутствии экстремальных температурных и других нагрузок. Вследствие этого стоимость вырабатываемой на ГЭС электроэнергии низка (примерно 4 цента США за 1 кВт-ч) и многие из них работают с высоким экономическим эффектом. Например, Норвегия производит 90 % электроэнергии на ГЭС. Вырабатываемую ГЭС энергию очень легко регулировать, что важно при ее использовании в энергосистемах с большими колебаниями нагрузки,
С самого начала (примерно с 80-х годов прошлого столетия) для производства электроэнергии в гидроэнергетике использовались в основном гидравлические турбины. Их суммарная мощность возрастает сейчас во всем мире примерно на 5 % в год, т. е. удваивается каждые 15 лет. В 1980 г. мощность всех ГЭС составляла примерно 500 000 МВт и большая часть станций имела мощность более 10 МВт.
Оценка мощности водного потока. Пусть Q — объем воды, поступающей в рабочий орган гидроэнергетической установки в единицу времени (расход, измеряемый в м3/с), Н — высота падения жидкости (напор, измеряемый в метрах), р — плотность воды (кг/м3), g — ускорение силы тяжести (9,8 м/с2). Тогда мощность водного потока Р определяется по формуле
P=QpgH. (8.75.1)
Основным рабочим органом гидроэнергетической установки, непосредственно преобразующим энергию движущейся воды в кинетическую энергию своего вращения, является гидротурбина. Коэффициент полезного действия гидротурбины составляет до 90%. Гидротурбины бывают двух типов:
• активные гидротурбины, рабочее колесо которых вращается в воздухе натекающим на его лопасти потоком;
• реактивные гидротурбины, рабочее колесо которых полностью погружено в воду и вращается в основном за счет разности давлений перед и за колесом).
В активной гидротурбине водный поток перед турбиной с помощью водовода и сопла формируется в струю, которая направляется на ковши, расположенные на ободе колеса, приводя его во вращение. Величина КПД реальных турбин колеблется от 50 % для небольших агрегатов до 90 % для больших энергоустановок.
Конструкция рабочего колеса реактивной гидротурбины такова, что поток воды воздействует на все лопасти турбины одновременно и практически постоянно. Наиболее компактной конструкцией реактивной гидротурбины является пропеллерная с преимущественно осевым направлением потока в рабочем колесе. Направляющий аппарат на входе турбины несколько закручивает поступающий на рабочее колесо поток, увеличивая тем самым КПД турбины.
Русловые и приплотинные ГЭС строят и на равнинных многоводных реках и на горных реках, в узких сжатых долинах.
В состав сооружений русловой ГЭС, кроме плотины, входят здание ГЭС и водосбросные сооружения. Состав гидротехнических сооружений зависит от высоты напора и установленной мощности. У русловой ГЭС здание с размещенными в нём гидроагрегатами служит продолжением плотины и вместе с ней создаёт напорный фронт. При этом с одной стороны к зданию ГЭС примыкает верхний бьеф, а с другой — нижний бьеф. Подводящие спиральные камеры гидротурбин своими входными сечениями закладываются под уровнем верхнего бьефа, выходные же сечения отсасывающих труб погружены под уровнем нижнего бьефа.
В соответствии с назначением гидроузла в его состав могут входить судоходные шлюзы или судоподъёмник, рыбопропускные сооружения, водозаборные сооружения для ирригации и водоснабжения. В русловых ГЭС иногда единственным сооружением, пропускающим воду, является здание ГЭС. В этих случаях полезно используемая вода последовательно проходит входное сечение с мусорозадерживающими решётками, спиральную камеру, гидротурбину, отсасывающую трубу, а по специальным водоводам между соседними турбинными камерами производится сброс паводковых расходов реки. Для русловых ГЭС характерны напоры до 30—40 м, к простейшим русловым ГЭС относятся также ранее строившиеся сельские ГЭС небольшой мощности. На крупных равнинных реках основное русло перекрывается земляной плотиной, к которой примыкает бетонная водосливная плотина и сооружается здание ГЭС. Такая компоновка типична для многих отечественных ГЭС на больших равнинных реках. Волжская ГЭС им. 22-го съезда КПСС— наиболее крупная среди станций руслового типа.
При более высоких напорах оказывается нецелесообразным передавать на здание ГЭС гидростатичное давление воды. В этом случае применяется тип плотиной ГЭС, у которой напорный фронт на всём протяжении перекрывается плотиной, а здание ГЭС располагается за плотиной, примыкает к нижнему бьефу. В состав гидравлической трассы между верхним и нижним бьефом ГЭС такого типа входят глубинный водоприёмник с мусорозадерживающей решёткой, турбинный водовод, спиральная камера, гидротурбина, отсасывающая труба. В качестве дополнительных сооружений в состав узла могут входить судоходные сооружения и рыбоходы, а также дополнительные водосбросы. Примером подобного типа станций на многоводной реке служит Братская ГЭС на реке Ангара.
Несмотря на снижение доли ГЭС в общей выработке, абсолютные значения производства электроэнергии и мощности ГЭС непрерывно растут вследствие строительства новых крупных электростанций. В 1969 в мире насчитывалось свыше 50 действующих и строящихся ГЭС единичной мощностью 1000 Мвт и выше, причём 16 из них — на территории бывшего Советского Союза.
Важнейшая особенность гидроэнергетических ресурсов по сравнению с топливно-энергетическими ресурсами — их непрерывная возобновляемость. Отсутствие потребности в топливе для ГЭС определяет низкую себестоимость вырабатываемой на ГЭС электроэнергии. Поэтому сооружению ГЭС, несмотря на значительные удельные капиталовложения на 1 квт установленной мощности и продолжительные сроки строительства, придавалось и придаётся большое значение, особенно когда это связано с размещением электроёмких производств.