Сучасний стан теплоенергопостачання

ВСТУП

Мета курсу лекцій – теоретична і практична підготовка майбутніх фахівців щодо методів отримання, перетворення, передачі і використання теплоти в оптимальній мірі; можливості підбору і, за потреби, експлуатації необхідного теплотехнічного обладнання; максимальної економії теплових енергоресурсів і матеріалів при цьому; інтенсифікації і оптимізації технологічних процесів; виявлення і використання вторинних і нетрадиційних теплоенергоресурсів.

Задача курсу лекцій – формування у студентів наступних знань та умінь: теплотехнічної термінології, законів отримання і перетворення енергії, методів аналізу ефективності використання теплоти; принципів дії, конструкцій, областей застосування і потенціальних можливостей теплових двигунів і теплообмінників.

Курс лекцій складений на основі типових програм із теплотехнічних дисциплін (індекс ГУМУ – 15/1 затвердженої головним учбово-методичним управлінням вищої освіти 29.09.1988 р.) та базується на знаннях, отриманих при вивченні вищої математики, фізики, хімії і є основою для розуміння дисциплін, пов’язаних з різноманітними технологічними процесами у виробництві та переробці, що використовують теплову енергію.

Після засвоєння дисципліни майбутній інженер повинен знати роль і місце теплових процесів, що відбуваються в різних теплоенергетичних агрегатах і машинах, які використовуються в промисловості.

Курс лекцій повинен сприяти формуванню знань в області філософії (тлумачення першого і другого законів термодинаміки), в економічній області (правильна оцінка рішень, направлених на економію паливно-енергетичних ресурсів) і захист навколишнього середовища від шкідливих викидів роботи теплових машин.

Термодинаміка і теплотехніка (ТТ)

Вступ. ТТ, її місце і роль у підготовці фахівців. Зв’язок ТТ з іншими галузями знань. Історія становлення і її роль в розвитку нової техніки і технологій. Проблеми економії паливно-енергетичних ресурсів. Шляхи підвищення ефективності теплоенергопостачання і захист довкілля.

ТТ—загально-інженерна дисципліна, що вивчає закономірності перетворення теплоти, роботи і внутрішньої енергії, а також властивості робочих тіл, які беруть участь в цьому перетворенні. Вивчає методи отримання передачі і використання перерахованих видів енергій, принципові особливості конструкції теплових машин, тепло- і парогенераторів, теплообмінників та їх розрахунки.

Теоретичною основою ТТ є два розділи науки:

1. Технічна термодинаміка.

2. Теорія тепло-масообміну (теплопередача).

Сучасний стан теплоенергопостачання

1. У багатьох розвинутих державах (Франція, Японія, Росія) спостерігається подальше зростання використання і виробництва теплової енергії на основі перспективних ядерних реакторів. Це реактори, що працюють на швидких нейтронах.

2. Продовження робіт по освоєнню і промисловому впровадженню магніто-газодинамічного методу отримання електричної енергії (МГД—генератори). Принцип полягає у безпосередньому отриманні електроенергії з плазми. У конструкції відсутні рухомі частини та парогенеруючий контрур. ККД=55-60% .

3. Подальше вдосконалення конструкцій елементів паросилових установок (ПСУ), на основі яких працюють теплові електричні станції (ТЕС). Так, порівняно з 50-ми роками XX ст. параметри використовуваної пари змінились наступним чином. Було: тиск 2,5—3,0 МПа, температура 400—450°С з коефіцієнтом корисної дії (ККД) до 35%; є—тиск перегрітої пари після пароперегрівача 25—30 МПа, температура 650—700°С з ККД до 45%.

4. Ширше використання газотурбінних установок (ГТУ) невеликої потужності до 100 кВт·год, що дозволяє гнучкіше покривати піки споживання електричної енергії.

5. Використання комбінованого методу виробництва теплової і електричної енергії на теплоелектроцентралях (ТЕЦ).

6. Метод отримання електричної енергії від використання термоелектричних перетворювачів, що дозволяє безпосередньо перетворювати теплоту в електроенергію з ККД до 20%.

7. Подальші наукові дослідження над установками для безпосереднього перетворення хімічної енергії палива в електричну без фази згоряння (паливні елементи). Тобто, створення електрохімічних генераторів енергії. Їх ККД сягає 80%. Перші зразки, що працюють на Η₂ і O₂ вже впроваджені у розвинутих країнах.

8. Продовження вдосконалення установок, що використовують нетрадиційні поновлювані джерела енергії (НПДЕ),—вітру, сонця, термальних вод, припливів і відпливів, температурного градієнта глибини землі або океану.

9. Застосування методів і шляхів у відповідних комбінаціях перелічених вище способів отримання теплової, електричної енергій з максимальним використанням вторинних енергетичних ресурсів (ВЕР) і повної бережливості.