- •Ведение. Развитие энергетики в мире.
- •Раздел 1. Техническая термодинамика.
- •1.1. Предмет термодинамики.
- •1.2. Основные термодинамические параметры состояния.
- •1.3. Виды и формы обмена энергией.
- •1.4. Термодинамическая система. Термодинамическое равновесие.
- •1.5. Теплота и работа.
- •1.6. Уравнение состояния идеальных газов.
- •1.7. Газовая постоянная.
- •8. Смесь идеальных газов.
- •9. Первый закон термодинамики.
- •1.10. Обратимые и необратимые процессы.
- •1.11. Аналитическое выражение первого закона термодинамики.
- •1.12. Энтальпия.
- •1.13. Теплоемкость газов. Энтропия.
- •1.14. Удельная (массовая), объемная и молярная теплоемкость.
- •1.15. Теплоемкость при и . Уравнение Майера.
- •1.16. Средняя теплоемкость.
- •1.17. Термодинамические процессы идеальных газов.
- •18. Второй закон термодинамики.
- •1.19. Круговые термодинамические процессы.
- •1.20. Термодинамический кпд и холодильный коэффициент циклов.
- •1.21. Прямой обратимый цикл Карно.
- •1.22. Обратный обратимый цикл Карно.
- •1.23. Реальные газы. Водяной пар.
- •1.24. И диаграммы водяного пара.
- •1.25. Классификация холодильных установок, хладагенты и требования к ним.
- •1.26. Цикл воздушной холодильной установки.
- •1.27. Паровые компрессионные холодильные установки.
- •1.28. Циклы паротурбинных установок. Циклы Ренкина на насыщенном и перегретом паре.
- •Раздел 2. Теплообменные процессы.
- •2.1. Основные виды переноса теплоты.
- •2.1.1. Передача тепла теплопроводностью. Закон Фурье.
- •2.2. Теплопроводность плоской стенки
- •2.2.1. Теплопроводность цилиндрической стенки трубы.
- •2.3. Конвективный теплообмен. Виды движения теплоносителей.
- •2.4. Критериальные уравнения конвективного теплообмена.
- •2.5. Динамический и тепловой пограничные слои.
- •2.6. Лучистый теплообмен. Поглощение, отражение и испускание лучистой энергии.
- •Раздел 3. Теплообменные аппараты.
- •3.1. Классификация теплообменных аппаратов. Теплоносители.
- •3.1.1. Расчет рекуперативных Теплообменных аппаратов.
- •Раздел 4. Традиционные способы выработки тепловой и электрической энергии.
- •4.1. Энергетика и электрогенерирующие станции
- •4.2. Типы тепловых электростанций. Классификация.
- •4.3. Технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на тэс
- •4.4. Преимущества и недостатки тэс
- •4.5. Ресурсы, потребляемые аэс, ее продукция, отходы производства
- •4.6. Представление о ядерных реакторах различного типа
- •4.8. Технологические схемы производства электроэнергии на аэс.
- •4.9. Паровые турбины. Устройство паровой турбины
- •4.9.1. Проточная часть и принцип действия турбины
- •4.9.2. Конструкция основных узлов и деталей паровых турбин
- •4.9.3. Типы паровых турбин и область их использования
- •4.9.4. Основные технические требования к паровым турбинам и их характеристики
- •4.10. Гту. Устройство и принцип действия
- •4.11. Пгу. Их классификация. Достоинства и недостатки.
- •4.12. Котельные установки. Общие понятия и определения
- •4.13. Классификация котельных установок.
- •4.14. Каркас и обмуровка котла.
- •4.15. Тепловой и эксергетический балансы котла Общее уравнение теплового баланса
- •4.16. Схемы подачи воздуха и удаления продуктов сгорания
- •4.16.1 Естественная и искусственная тяга. Принцип работы дымовой трубы.
- •4.17. Сепарационные устройства
- •4.18. Пароперегреватели
- •4.19. Водяные экономайзеры ку. Назначение, конструкция, виды
- •4.20. Воздухоподогреватели ку. Назначение, конструкция, виды
- •4.21. Топливо, состав и технические характеристики топлива. Понятие условного топлива, высшей и низшей теплоты сгорания
- •Раздел 5. Теплоснабжение.
- •5.1. Классификация систем теплоснабжения и тепловых нагрузок
- •5.2. Тепловые сети городов
- •5.3. Теплоэлектроцентрали
- •5.4. Преимущества раздельной и комбинированной выработки электроэнергии и тепла
- •Раздел 6. Нагнетатели.
- •6.1. Классификация нагнетателей. Области применения
- •6.2 .Производительность, напор и давление, создаваемые нагнетателем
- •6.3. Мощность и кпд нагнетателей. Совместная работа насоса и сети
- •Раздел 7. Двигатели внутреннего сгорания.
- •7.1. Классификация двигателей внутреннего сгорания
- •7.2. Принцип работы четырехтактного двигателя
- •7.3. Принцип работы двухтактного двигателя
- •7.4. Индикаторная диаграмма
- •7.5. История развития и параметры работы двс
- •7.6. Индикаторные диаграммы двс.
- •Раздел 8. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии.
- •8.1. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии
- •8.2. Прямое преобразование солнечной энергии
- •8.3. Преобразование солнечной в электрический ток
- •8.4. Гидроэнергетика
- •8.5. Основные принципы использования энергии воды
- •8.6. Гидроэлектростанции
- •8.7. Энергия волн. Энергия приливов (приливные электростанции)
- •8.8. Преобразование тепловой энергии океана в механическую
- •8.9. Ветрогенераторы. Устройство, категории, типы. Преимущества и недостатки
- •8.10. Приливные электростанции
- •8.11. Водородная энергетика
- •Принцип работы топливного элемента:
- •Содержание.
- •Раздел 1. Техническая термодинамика.
- •Раздел 2. Теплообменные процессы
- •Раздел 3. Теплообменные аппараты.
- •Раздел 4. Традиционные способы выработки тепловой и электрической энергии.
8.4. Гидроэнергетика
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.
8.5. Основные принципы использования энергии воды
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.