СРЕДНЕЕ
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ
ОБРАЗОВАНИЕ
Г.Ф. Быстрицкий
Общая
энергетика
Допущено Министерством образования
Российской Федерации в качестве учебного пособия
для студентов образовательных учреждений
среднего профессионального образования
Рекомендовано Учебно-методическим советом
Института электротехники МЭИ (ТУ)
в качестве учебного пособия
для студентов электротехнических специальностей вузов по направлению обучения «Электротехника, электромеханика и электротехнологии»
Второе издание, исправленное и дополненное УДК 620.9(075.32) ББК 31я723 Б95 Рецензенты:
Г. Г. Ольховский, генеральный директор Всероссийского теплотехнического института, чл.-корр. РАН, д-р техн. наук, проф., А. М. Петрова, директор Московского политехнического колледжа, канд. экон.
наук, Т. Ю. Симонова, зам. директора Московского политехнического колледжа Быстрицкий Г.Ф.
Б95 Общая энергетика : учебное пособие / Г. Ф. Быстрицкий. — 2-е изд., испр. и доп. — М. : КНОРУС, 2010. — 296 с. — (Среднее профессиональное образование).
ISBN 978-5-406-00065- Приведены сведения о невозобновляемых и возобновляемых энергетических ресурсах, их характеристики; рассмотрены основы теплотехники: положения технической термодинамики и основы теплообмена. Даны схемы и принципы работы тепловых электрических станций, газотурбинных установок, АЭС;
гидравлических и ветровых электрических станций.
Представлено основное тепловое оборудование ТЭС: паровые и водогрейные котлы, паровые турбины и нагнетательные машины.
Для студентов учреждений среднего профессионального обучения, может быть использовано студентами электротехнических специальностей вузов, а также работниками электростанций и промышленности.
УДК 620.9(075.32) ББК 31я Быстрицкий Геннадий Фёдорович
ОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.99.60.953.Д.003365.04.09 от 01.04.2009 г.Изд. № 1885. Подписано в печать 25.08.2009.
Формат 60х90/16. Гарнитура «PetersburgC». Печать офсетная.
Усл. печ. л. 18,5. Уч.-изд. л. 12,6. Тираж 2000 экз. Заказ № ООО «Издательство КноРус».
129110, Москва, ул. Большая Переяславская, 46, стр. 7.
Тел.: (495) 680-7254, 680-0671, 680-1278.
E-mail: [email protected] http://www.knorus.ru Отпечатано в ОАО «ИПК «Ульяновский Дом печати».
432980, г. Ульяновск, ул. Гончарова, 14.
© Быстрицкий Г.Ф., © ЗАО «МЦФЭР», ISBN 978-5-406-00065-6 © ООО «Издательство КноРус», СОдержание Предисловие............................. Часть первая. ЭНЕРГЕТИчЕСКИЕ РЕСУРСы............ 1. Энергоресурсы и их использование............... 1.1. Общие сведения............................. 1.2. Невозобновляемые источники энергии............... 1.3. Возобновляемые источники энергии................ Часть вторая. ОСНОвы ТЕПлОТЕхНИКИ............. 2. Основные положения технической термодинамики..... 2.1. Основные понятия и определения................. 2.2. Внутренняя энергия, работа расширения, первый закон термодинамики............................ 2.3. Теплоемкость, энтальпия и энтропия. Второй закон термодинамики............................ 2.4. Основные термодинамические процессы идеальных газов... 2.5. Реальные газы, вода и водяной пар................. 2.6. Круговой процесс, цикл Карно................... 3. Основы теории теплообмена.................. 3.1. Основные понятия и определения................. 3.2. Теплопроводность........................... 3.3. Конвективный теплообмен..................... 3.4. Лучистый теплообмен......................... 3.5. Теплопередача (сложный теплообмен)............... Часть третья. ТЕхНОлОГИЯ ПРОИзвОДСТвА ЭлЕКТРОЭНЕРГИИ НА ЭлЕКТРОСТАНцИЯх.......... 4. циклы основных тепловых электрических станций..... 4.1. Общие сведения и типы электростанций............. 4 • Содержание 6. ветроэнергетика и солнечная энергетика.......... 6.1. Общие сведения о ветроэнергетике................ 6.2. Энергия воздушного потока и мощность ВЭУ......... Часть Четвертая. ОСНОвНОЕ ОБОРУДОвАНИЕ ТЕПлОвых ЭлЕКТРИчЕСКИх СТАНцИй........ 8.2. Преобразование энергии в соплах 8.3. Классификация и основные конструкции 10. Нагнетательные машины электрических станций..... 10.2. Основные рабочие характеристики ПредиСлОвие Потребление энергии является обязательным условием существования человечества. Наличие доступной для потребления энергии всегда было необходимо для удовлетворения потребностей человека, увеличение продолжительности и улучшения условий его жизни.
История цивилизации — история изобретения все новых и новых методов преобразования энергии, освоения ее новых источников и, в конечном итоге, увеличения энергопотребления.
В современном мире энергетика является основой развития базовых отраслей промышленности, определяющих прогресс общественного производства. Во всех промышленно развитых странах темпы развития энергетики опережали темпы развития других отраслей.
В то же время энергетика — один из источников неблагоприятного воздействия на окружающую среду и человека. Она влияет на атмосферу (потребление кислорода, выбросы газов, влаги и твердых частиц), гидросферу (потребление воды, создание искусственных водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких отходов), биосферу (выбросы токсичных веществ) и на литосферу (потребление ископаемых топлив, изменение ландшафта).
Известно, что электрическая энергия считается основой современной цивилизации. Можно без преувеличения сказать, что без электрической энергии невозможна нормальная жизнь современного общества. Электрическая энергия широко используется в промышленности для приведения в действие самых различных механизмов и непосредственно в технологических процессах, на транспорте, в быту. Работа современных средств связи — телеграфа, телефона, радио, телевидения — основана на применении электрической энергии. Без нее невозможно было бы развитие кибернетики, вычислительной техники, космической техники и т. д.
Основные отличительные свойства электрической энергии состоят в том, что она может легко передаваться на большие расстояния и относительно просто с малыми потерями преобразовываться в другие виды энергии.
Электроэнергия вырабатывается на специальных предприятиях — электростанциях, преобразующих в электрическую энергию другие виды энергии: химическую энергию топлива, энергию воды, энергию ветра, атомную энергию и др. Выработанная электростанцией электроэнергия передается по воздушным или кабельным линиям электроПредисловие сетей различным потребителям — промышленным, коммунальным, сельскохозяйственным, бытовым и т. д.
В зависимости от используемого вида энергии различают электростанции тепловые, гидравлические, ветровые, атомные и др.
На тепловых электростанциях используется твердое, жидкое и газообразное топливо. В зависимости от рода первичного двигателя, приводящего во вращение электрический генератор, тепловые электростанции можно подразделить на станции с паровыми турбинами, с двигателями внутреннего сгорания и с газовыми турбинами. Станции с паровыми турбинами, кроме того, подразделяются на конденсационные (КЭС) и теплофикационные (ТЭЦ). Конденсационные электростанции снабжают потребителей только электрической энергией, а теплофикационные электростанции — электрической и тепловой энергией.
В России более 90% существующего потенциала электроэнергетики объединено в Единую энергетическую систему (ЕЭС) России, которая охватывает всю обжитую территорию страны от западных границ до Дальнего Востока и является одним из крупнейших в мире централизованно управляемых энергообъединений.
Данный учебник предназначен для студентов учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по специальностям 1000 «Энергетика», 1001 «Электрооборудование электрических станций и сетей» и 2102 «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем».
Он также может быть использован в качестве учебного пособия студентами вузов электротехнических специальностей, обучающихся по направлению 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии».
«