Файл: Контрольная работа по дисциплине Общая энергетика.docx

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«Севастопольский государственный университет»

«Институт ядерной энергии и промышленности»

Кафедра ВИЭЭСС

Контрольная работа

по дисциплине «Общая энергетика»

Учебная группа _Эсн/б-21-3-з___ __________ __
Выполнил студент Абдурефиев Н.Р.________ __
Проверил преподаватель:_Горпинченко А.В. __


Севастополь

2023

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«Севастопольский государственный университет»
Кафедра «Возобновляемые источники энергии и электрические системы и сети»
Дисциплина: Общая энергетика.
Направление: 13.03.02 - Электроэнергетика и электротехника.

Курс_________ Группа_____________ Семестр_______________

Задание

на контрольную работу (вариант № 2 )
Абдурефиев Нвриман Ридванович

( Ф.И.О.)

1. Срок сдачи КР _____­­________

2. Исходные данные к КР:


Задача 1

На солнечной электростанции башенного типа установлено n гелиостатов, каждый из которых имеет поверхность F_г, м². Гелиостаты отражают солнечные лучи на приемник, на поверхности которого зарегистрирована максимальная энергетическая освещенность Н_пр = 2,5 МВт/м². Коэффициент отражения гелиостата R_г = 0,8. Коэффициент поглощения приемника A_пр= 0,95. Максимальная облученность гелиостата Н_г = 600 Вт/м².

Определить площадь поверхности приемника F_пр и полученную теплоту, вызванную излучением и конвекцией, если рабочая температура нагретого теплоносителя составляет t,°С. Степень черноты приемника ε_пр = 0,95. Конвективные потери вдвое меньше потерь от излучения.

n = 253, F_г, = 61 м^{2 ,}t =680 ^оC
Задача 2

Считается, что действительный КПД η океанической ТЭС, использующей температурный перепад поверхностных и глубинных вод (Т₁ - Т₂) =ΔT и работающей по циклу Ренкина, вдвое меньше термического КПД установки, работающей по циклу Карно, η_t^k. Оценить возможную величину действительно­го КПД ОТЭС, рабочим телом которой является аммиак, если температура воды на поверхности океана t₁,°С, а температура воды на глубине океана t₂,°С. Какой расход теплой воды V, м³/ч, потребуется для ОТЭС мощностью N МВт?

Считать, что плотность воды ρ = 1∙10³ кг/м³ , а удельная массовая теплоемкость с_р = 4,2∙10³ Дж/(кг∙К).

N = 9 МВт, t₁ = 30 ^оC , t₂ = 5 ^оC.

Задача 3

Определить начальную температуру t₂ и количество геотермальной энергии Е₀, Дж, водоносного пласта толщиной h, км, при глубине залегания z, км, если заданы характеристики породы пласта: плотность ρ_гр = 2700 кг/м³; пористость α = 5%; удельная теплоемкость с_гр = 840 Дж/(кг∙К). Температурный градиент (dT/dz) в °С/км.

Среднюю температуру земной поверхности t₀ принять равной 10°С. Удельная теплоемкость воды с_в = 4200 Дж/(кг∙К); плотность воды ρ_в = 1∙10³ кг/м³. Расчет произвести по отношению к площади поверхности F = 1 км². Минимально допустимую температуру пласта принять равной t₁ = 40°С.

Определить также постоянную времени извлечения тепловой энергии τ₀ (лет) при закачивании воды в пласт и расходе ее V = 0,1 м³/(с∙км²). Какова будет тепловая мощность, извлекаемая первоначально (dE/dz)_τ=0 и через 10 лет (dE/dz)_τ=10?

h = 0,7 км, z =3,0 км, (dT/dz) =70 °С/км

Задача 4

Определить объем биогазогенератора V_б и суточный выход биогаза V_г в установке, утилизирующей навоз от n коров, а также ее тепловую мощность N, Вт. Время цикла сбраживания при температуре t = 25°С, τ = 14 сут; подача сухого сбраживаемого материала от одного животного идет со скоростью W = 2 кг/сут; выход биогаза из сухой массы ν_г = 0,24 м³/кг. Содержание метана в биогазе составляет 70 %. КПД горелочного устройства η. Плотность сухого материала, распределенного в массе биогазогенератора, ρ_сух ≈ 50 кг/м³. Теплота сгорания метана при нормальных физических условиях Q_н^р= 28 МДж/м³.

n = 20,η = 0,7

Задача 5

Для отопления дома в течение суток потребуется Q, ГДж, теплоты. При использовании для этой цели солнечной энергии тепловая энергия может быть запасена в водяном аккумуляторе. Допустим, что температура горячей воды t₁, °С. Какова должна быть емкость бака аккумулятора V, м³, если тепловая энергия используется в отопительных целях до тех пор, пока температура воды не понизится до t₂ ,°C? Величины теплоемкости и плотности воды взять из справочной литературы.

Q = 0,58 ГДж, t₁ = 50°C, t₂ = 30°C.

Задача 6

Используя формулу Л.Б. Бернштейна, оценить приливный потенциал бассейна Э_пот, кВт∙ч, если его площадь F, км², а средняя величина прилива R_ср , м.

F = 700 км², R _ср =7,5 м.

Задача 7

Как изменится мощность малой ГЭС, если напор водохранилища Н в засушливый период уменьшится в n раз, а расход воды V сократится на m %? Потери в гидротехнических сооружениях, водоводах, турбинах и генераторах считать постоянными.

n = 2, m = 40.
Задача 8.

Площадь солнечной батареи S, м, плотность тока j, А/см , плотность излучения G, Вт/м.

Определить ЭДС в солнечной батарее при КПД η .

S = 0,4м², j = 4∙10^-3 А/см², G = 500 Вт/м², η =0,26
Дата выдачи задания_______________________________
Студент_________________Абдурефиев Н.Р.
Руководитель КР: доцент кафедры ВИЭЭСС к.т.н._________________ Горпинченко А.В.

e-mail: AVGorpinchenko@sevsu.ru

«____» ________________ 20____г.

Вариант 2

Задача 1

На солнечной электростанции башенного типа установлено n=253 гелиостатов, каждый из которых имеет поверхность F_г = 61 м². Гелиостаты отражают солнечные лучи на приемник, на поверхности которого зарегистрирована максимальная энергетическая освещенность Н_пр = 2,5 МВт/м². Коэффициент отражения гелиостата R_г = 0,8. Коэффициент поглощения приемника A_пр= 0,95. Максимальная облученность гелиостата Н_г = 600 Вт/м².

Определить площадь поверхности приемника F_пр и полученную теплоту, вызванную излучением и конвекцией, если рабочая температура нагретого теплоносителя составляет t= 680°С. Степень черноты приемника ε_пр = 0,95. Конвективные потери вдвое меньше потерь от излучения.
Энергия, полученная приемником от солнца через гелиостаты (Вт), может быть определена по уравнению

Q=R_г·А_пр·F_г Н_г·n,

где Н_г - облученность зеркала гелиостата в Вт/м² (для типичных условий Н_г = 600 Вт/м²);

F_г - площадь поверхности гелиостата, м ;

R_r - коэффициент отражения зеркала концентратора, применяется R_г =0,7-0,8;

А_пр - коэффициент поглощения приемника, А_пр < 1.

п- количество гелиостатов;

Площадь поверхности приемника может быть определена, если известна энергетическая освещенность на нем, Н_пр, Вт/м²:

F_пр = Q/ Н_пр.

Потери тепла за счет излучения в теплоприемнике можно вычислить по закону Стефана-Больцмана

q_луч = ε_пр∙ c_о(T/100)⁴, Вт/м² ,

где T- абсолютная температура теплоносителя, К;

ε_пр - степень черноты серого тела приемника;

с₀ - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²∙К⁴) (в расчетах можно принять 5,67 Вт/(м²∙К⁴)).

q_пол=q_луч+q_кон =q_луч+q_луч/2; Вт/м²

Q_пол = q_пол·F_пр, Вт.
Дано: n = 253;

F_г = 61 м²;

Н_пр = 2,5 МВт/м²;

R_г = 0,8;

А_пр = 0,95;

Н_г = 600 Вт/м²;

t = 680 °С;

ε_пр = 0,95.