Файл: Контрольная работа по дисциплине Общая энергетика.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.12.2023

Просмотров: 218

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
k =(ΔT)/T1N0 =ρ ·cp·V· (ΔT)2/ T1.

Реальный КПД установки, работающей по циклу Ренкина (по условию) ηдейств = 0,5 ·ηtk= 0,5 ·0,0797 = 0,0398.

Механическая мощность N, Вт, в установке, работающей по циклу Ренкина

N=ηдейств ·Qo.

Тепловую мощность Q0, Вт, полученную от теплой воды, можно представить как Q0= N/ ηдейств, МВт, или как

Q0 =ρ ·V·cp ·ΔT,

отсюда расход теплой воды

V= Q0/ ( ρ ·cp ·ΔT), м3.
Дано: ηдейств = 0,5 ·ηtk;

t1 = 30 °С;

t2 = 5 °С;

N= 9 МВт;

ρ = 1 ·10 3 кг/м3;

ср = 4,2 ·10 3 Дж/(кг ·К).
Найти: V-?

Решение.


Разность температур поверхностных и глубинных вод ΔT = T1 T2 = 30–5=25 K.

КПД установки, работающей по циклу Карно ηtk=(ΔT)/T1=25 / (28 + 273) = 0,0830 .

В идеальном теоретическом цикле Карно механическая мощность N0,Вт,

N0 = ηtk·Q0.

Реальный КПД установки, работающей по циклу Ренкина (по условию) ηдейств = 0,5 ·ηtk= 0,5 ·0,0830 = 0,0415.

Механическая мощность N, Вт, в установке, работающей по циклу Ренкина,

N=ηдейств ·Qo

Тепловая мощность Q0, Вт, полученная от теплой воды

Q0= N/ηдейств = 9/0,0415 = 217 МВт,

или как Q0 =ρ ·V·cp·ΔT,отсюда расход теплой воды

V= Q0/ ( ρ ·cp ·ΔT) = 217000000 / (1 ·103 ·4,2 ·103 ·24)= 2,15 м3/с.
Ответ: коэффициент полезного действия ОТЭС ηдейств = 4,15 %, расход теплой воды V= 2,15 м3/с.

Задача 3


Определить начальную температуру t2 и количество геотермальной энергии Е0, Дж, водоносного пласта толщиной h = 0,7 км, при глубине залегания z = 3,0 км, если заданы характеристики породы пласта: плотность ρгр = 2700

кг/м3; пористость α = 5%; удельная теплоемкость сгр = 840 Дж/(кг∙К).Температурный градиент (dT/dz)=70°С/км.

Среднюю температуру земной поверхности t0 принять равной 10°С. Удельная теплоемкость воды св = 4200 Дж/(кг·К); плотность воды ρв = 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=0и через 10 лет (dE/dz)τ=10?
Задача посвящена тепловому потенциалу геотермальной энергии, сосредоточенной в естественных водоносных горизонтах на глубине z, км, от земной поверхности. Толщина водоносного слоя h,км, меньше глубины его залегания. Слой имеет пористую структуру - скальные породы имеют поры, заполненные водой (пористость оценивается коэффициентом α). Средняя плотность твердых пород земной коры ρгр = 2700 кг/м3, а коэффициент теплопроводности λгр = 2 Вт/(м·К). Изменение температуры грунта по направлению к земной поверхности характеризуется температурным градиентом (dT/dz),измеряемым в °С/км или К/км .

В полутермальных районах температурный градиент равен 40 - 80 °С/км (например, Северный Кавказ). Здесь целесообразно использовать тепло недр для отопления, в теплицах, в бальнеологии.

В гипертермальных районах (вблизи границ платформ земной коры)
градиент более 80 °С/км. Здесь целесообразно строить ГеоТЭС.

При известном температурном градиенте можно определить распределение температуры водоносного пласта

Tг =Tо + (dT/dz) ·z,

где Т0 - температура на поверхности Земли, К (°С) (принимается средняя - 10 °С).

В расчетной практике характеристики геотермальной энергетики обычно относят к 1 км2 поверхности F.

Теплоемкость пласта спл, Дж/К, можно определить по уравнению

спл = [α ·ρв ·cв + (1 α ) · ρгр ·сгр] ·h ·F,

где ρв и св - соответственно плотность и изобарная удельная теплоемкость воды; ρгр и сгр - плотность и удельная теплоемкость грунта (пород пласта).

Если задать минимально допустимую температуру, при которой можно использовать тепловую энергию пласта Т1 (К), то можно оценить его тепловой потенциал к началу эксплуатации, Дж,

E0= cпл ·(Т2 – Т1).

Возможное время использования пласта τ0, лет, в случае отвода тепловой энергии путем закачки в него воды с объемным расходом V,м3/с, можно определить по уравнению

τ0 = cпл /(V·ρв ·cв).

Считают, что тепловой потенциал пласта во время его разработки изменяется по экспоненциальному закону

E= E0 ·ехр(τ / τ0),

где τ - число лет с начала эксплуатации;

ехр - основание натуральных логарифмов.

Тепловая мощность геотермального
пласта в момент времени τ (лет с начала разработки) в Вт (МВт)

(dE/dτ)τ = E0/ τ0 ·exp (τ / τ0).
Дано: h= 0,7 км;

z= 3,0 км;

ρгр = 2700 кг/ м3; α = 5 %;

сгр = 840 Дж/(кг · К); (dT/dz)= 70 °С/км; to = 10 °С;

св = 4200 Дж/(кг К); ρв = 103 кг/м3;

F= 1 км2;

t1 = 40 °С;

V= 0,1 м3/(с ·км2);

  1. τ =0 лет;

  2. τ =10 лет.

Найти: t2,Е0, τ0,(dE/dτ)τ=0, (dE/dτ) τ=10 - ?