Перечень вопросов для переаттестации

1. Энергоресурсы мира и России

2. Основные направления рационального энерго- и теплоиспользования.

3. Первый закон термодинамики, аналитическое выражение

4. Теплопроводность и теплопередача.

5. Цикл Ренкина, тепловая схема ПТУ.

6. Принципиальная схема одноконтурной ЯЭУ с реактором РБМК и двухконтурной ядерной энергетической установки с реактором ВВЭР.

7. Тепловая схема энергоблока КЭС и ТЭЦ.

8. Электрическая мощность АЭС.

9. Энергия речного водотока.

10. Окружающая среда: состояние и проблемы.

Перечень вопросов для промежуточной аттестации

1. Энергоресурсы России. Системные связи в энергетике.

2. Первый закон термодинамики.

3. Первый закон термодинамики для потока рабочего тела, техническая работа.

4. Второй закон термодинамики.

5. Таблицы и диаграммы водяного пара.

6. Основные процессы и законы переноса теплоты.

7. Конвективный теплообмен; основы теории подобия.

8. Критериальные уравнения; практическое использование.

9. Теплообмен излучением и сложный теплообмен.

10. Уравнение теплопередачи и теплового баланса.

11. Основы теплового расчета теплообменных аппаратов.

12. Цикл Ренкина, тепловая схема паротурбинной установки.

13. Схема и цикл ПТУ с промежуточным перегревом пара.

14. Регенеративный цикл ПТУ.

15. Парогазовый цикл ПТУ.

16. Теплофикационный цикл ТЭС.

17. Циклы ядерных энергетических установок.

18. Тепловая схема энергоблока КЭС и ТЭЦ.

19. Показатели тепловой экономичности КЭС: КПД, удельный расход теплоты и пара, удельный расход условного топлива.

20. Особенности технологической схемы ТЭЦ; теплофикационные турбины.

21. КПД ТЭЦ по выработке теплоты и электроэнергии; коэффициент использования теплоты.

22. Режимы работы ТЭЦ.

23. Тепловые схемы АЭС с реакторами РБМК, ВВЭР, БН.

24. Термический КПД, электрическая мощность АЭС.

25. Схема ГЭС, напор гидротурбины.

26. Энергия и мощность ГЭС.

27. Гидроаккумулирующие станции ГАЭС, режимы работы.

28. Энергетические показатели и режимы работы ГЭС.

29. Работа ГЭС на энергосистему.

30. Окружающая среда: состояние и проблемы.

31. Загрязнение воздушной среды, нарушение газового равновесия.

32. Выбросы ТЭС и котельных в атмосферу.

33. Пути снижения отрицательного влияния энергетики на окружающую среду.

34. Сбросы энергетики в водный бассейн.

35. Тепловые загрязнения водоёмов, использование градирен.

36. Пути снижения сбросов в водяной бассейн.

37. Экология АЭС.

38. Радиоактивные отходы АЭС, тепловое воздействие на водный бассейн.

39. Экология ГЭС.

40. Перспектива развития энергетики на ХХI век.

Задачи

1. В воздухоподогревателе котельной установки воздух нагревается от t₁ = 20 ºС до 200 ºС при постоянном давлении р = 10⁵ Па. Определить удельную работу расширения воздуха и расходов теплоты на нагревание 1 кг воздуха, не учитывая зависимости теплоемкости от температуры, найти изменение внутренней энергии.

2. Определить термический КПД цикла теплового двигателя, отведенное тепло Q₂, если подводимое в цикле тепло Q₁ = 280 кДж, а полезная работа L = 120 кДж.

3. В цикле Карно подвод теплоты происходит при t₁ = 1200 ºС. Полезная работа, получаемая в цикле, L = 265 кДж. Определить термический КПД цикла, подведенную и отведенную теплоту и температуру отвода теплоты t₂, если рабочее тело – 1 кг воздуха, а относительное изменение объемов в изотермических процессах равно трем.

4. Температура воды, поступающей в котел, t_в = 250 ºС, абсолютное давление в котле 10 МПа. Определить теплоту, подводимую в котле для получения 1 кг пара с температурой t = 500 ºС.

5. Пар с начальным давлением р₁ = 1 МПа адиабатно расширяется до давления р₂ = 0,003 МПа. Определить конечное состояние и полезную работу расширения пара.

6. Определить коэффициент теплопередачи и тепловой поток на 1 м² при передаче теплоты через стенку от горячего теплоносителя к холодному. Толщина стенки 10 мм, теплопроводность 50 Вт/м·К. Принять: t_Ж1 = 200 ^оС, t_Ж2 = 100 ^оС, α₁ =1200 Вт/м²·К, α₂ = 700 Вт/м²·К.

7. Определить толщину изоляции из асбеста (λ = 0,2 Вт/м·К), которую нужно наложить на плоскую железную стенку (λ = 50 Вт/м·К) толщиной 12 мм, чтобы теплопотери через нее уменьшились в 2 раза, если коэффициент теплоотдачи с одной стороны стенки α₁ = 50 Вт/м²·К, а с другой α₂ = l000 Вт/м²·К.

8. Определить поверхность нагрева трубчатого теплообменного аппарата, омываемого дымовыми газами при прямоточном и противоточном движении газов и воздуха в нем. Температуру воздуха, поступающего в теплообменник, принять равной 20 °С. Количество подогреваемого воздуха V₀ = 3 м³/сек и коэффициент теплопередачи К = 18 Вт/м²·К. Температура воздуха за теплообменником t_B = 200 °C, температура газов на входе в теплообменник t'_Г = 520 °C, на выходе из него t"_Г = 300 °C.

9. В теплообменнике охлаждается мазут от 270 °С до 70 °С, а сырая нефть при этом нагревается от 20 °С до 150 °С. Определить средний температурный напор в этом теплообменнике, если его запроектировать по схеме противотока. Определить также экономию в поверхности нагрева, которую дает схема противотока по сравнению со схемой прямотока, если в обоих случаях коэффициенты теплопередачи и количество передаваемого тепла одинаковы.

10. Определить часовую потерю теплоты Q через стенку из красного кирпича длиной l = 5 м, высотой h = 4 м и толщиной δ = 250 мм, если температуры на поверхностях стенки поддерживаются t₁ = 110 °С и t₂ = 40 °C. Коэффициент теплопроводности красного кирпича λ = 0,67 Вт/м·К. Потерями теплоты через торцы стенки можно пренебречь.

11. В машине, вследствие плохой смазки, происходит нагревание 50 кг стали на 40 °С в течение 10 минут. Определить вызванную этим потерю мощности машины. Теплоемкость стали С_Р = 0,46 кДж/кг·К.

12. Кирпичная стенка имеет высоту 3 м, длину 7 м и толщину 0,5м. Температура одной ее поверхности 20 °С, другой (-20 °С). Коэффициент теплопроводности кирпича 0,7 Вт/м·К. Вычислить расход теплоты через стенку.

13. Из-за недостаточной смазки в двигателе происходит нагревание 80 кг металла на 40 °С в течение 10 мин. Определить потерю мощности двигателя, если теплоемкость металла 0,5 кДж/(кг·К).

14. Масло марки МС поступает в маслоохладитель с температурой 70 °С и охлаждается до температуры 30°С. Температура охлаждающей воды на входе 20 °С. Определить температуру воды на выходе из маслоохладителя, если расходы масла и воды равны соответственно 10⁴ кг/ч и 2,04·10⁴ кг/ч. Потерями теплоты в окружающую среду пренебречь.

15. Определить коэффициент теплопередачи и тепловой поток на 1 м² при передаче теплоты через стенку от горячего теплоносителя к холодному. Толщина стенки 10 мм, теплопроводность 50 Вт/м·К. Принять: t_Ж1 = 80 °С, t_Ж2 = 50 °С, α₁ = 2400 Вт/м²·К, α₂ = 1300 Вт/м²·К.

16. Определить кратность охлаждения для конденсатора паровой турбины, если пар поступает в конденсатор при давлении 3,5 кПа со степенью сухости 0,92. Повышение температуры охлаждающей воды в конденсаторе 9,5 ºС.

17. В цикл паротурбинной установки (ПТУ) начальные параметры пара 1,6 МПа и 400 ºС, давление в конденсаторе 0,11 МПа. Определить термический КПД и работу 1 кг пара.

18. В цикле ПТУ с промежуточным перегревом пара начальные параметры р₁ = 0,9 МПа и t₁ = 500 ºС. Давление в конденсаторе р₂ = 4 кПа. Промежуточный перегрев пара производится при р_п.п. = 1 МПа до начальной температуры. Определить термический КПД цикла.

19. Сравнить термические КПД циклов ПТУ с двумя регенеративными подогревателями и без регенерации, если начальные параметры обоих циклов р₁ = 3,5 МПа и t₁ = 435 ºС, конечное давление р₂ = 3,5 кПа. Давление отборов р_I = 1 МПа и р_II = 0,12 МПа.

20. По условиям предыдущей задачи определить, как изменится полезная работа с регенерацией по сравнению с работой цикла без регенерации.

21. Теплоэлектроцентраль израсходовала В_ТЭЦ = 94 · 10⁶ кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания Q = 24700 кДж/кг, выработав при этом электроэнергии Э^выр = 61 · 10¹⁰ кДж/год и отпустив тепла внешним потребителям Q^отп = 4,4 · 10¹¹ кДж/год. Определить КПД ТЭЦ брутто по выработке электроэнергии и тепла, если расход топлива на выработку отпущенного тепла составляет В_Q = 23 · 10⁶ кг/год.

22. Теплоэлектроцентраль израсходовала В_ТЭЦ = 72 · 10⁶ кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания Q = 25500 кДж/кг, выработав при этом электроэнергии Э^выр = 48 · 10¹⁰ кДж/кг и отпустив тепла внешним потребителям Q^отп = 3,1 · 10¹¹ кг/год. Определить КПД ТЭЦ брутто по выработке электроэнергии и тепла, если КПД котельной установки .

23. Конденсационная электростанция работает при начальных параметрах пара перед турбинами р₁ = 16 МПа, t₁ = 610 °С и давлением в конденсаторе р_к = 4 · 10³ Па. Определить удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж электроэнергии, если КПД котельной установки , КПД теплового потока = 0,965, относительный внутренний КПД турбины = 0,835, механический КПД турбины = 0,98 и электрический КПД генератора = 0,98.

24. Теплоэлектроцентраль израсходовала В_ТЭЦ = 86 · 10⁶ кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания Q = 28300 кДж/кг, выработав при этом электрической энергии Э^выр = 184 · 10⁶ кВт·ч/год. Определить удельные расходы условного топлива на выработку 1 кВт·ч электроэнергии и 1 МДж тепла, если расход топлива на выработку отпущенного тепла В_Q = 21,5 · 10⁶ кг/год и КПД ТЭЦ брутто по выработке тепла

25. Определить удельные расходы условного топлива на выработку 1 кВт·ч электроэнергии для конденсационной электростанции с двумя турбогенераторами мощностью N= 75 · 10³ кВт каждый и с коэффициентом использования установочной мощности k_и = 0,65, если станция израсходовала В = 576 · 10⁶ кг/год бурого угля с низшей теплотой сгорания Q = 15200 кДж/кг.

26. Конденсационная станция израсходовала В = 720 · 10⁶ кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания Q = 20500 кДж/кг и выработала электроэнергии Э^выр = 184 · 10⁶ кВт·ч/год, израсходовав при этом на собственные нужды 5 % от выработанной электроэнергии. Определить КПД брутто и КПД нетто станции.

27. Теплоэлектроцентраль израсходовала В_ТЭЦ = 92 · 10⁶ кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания Q = 27500 кДж/кг, выработав при этом электроэнергии Э^выр = 64 · 10¹⁰ кДж/год и отпустив тепла внешним потребителям Q^отп = 4,55 · 10¹¹ кг/год. Определить КПД ТЭЦ брутто и нетто по выработке электроэнергии и тепла, если расход электроэнергии на собственные нужды 6 % от выработанной энергии, КПД котельной установки и расход топлива на выработку электроэнергии для собственных нужд В_с.н = 4,5 · 10⁶ кг/год.

28. Конденсационная электростанция работает при начальных параметрах пара перед турбинами р₁ = 8,8 МПа, t₁ = 535 °С и давлением пара в конденсаторе р_к = 4 · 10³ Па. Определить, на сколько повысится КПД станции брутто без учета работы питательных насосов с увеличением начальных параметров пара до 10 МПа и ^оС, если известны КПД котельной установки , КПД трубопроводов = 0,97, относительный внутренний КПД турбины = 0,84, механический КПД турбины = 0,98 и электрический КПД генератора = 0,98.

29. Определить КПД ТЭЦ брутто по выработке электроэнергии и тепла, если удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж электроэнергии = 0,108 кг/МДж и удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж тепла = 0,042 кг/МДж.

30. Теплоэлектроцентраль израсходовала В_ТЭЦ = 82 · 10⁶ кг/год бурого угля с низшей теплотой сгорания Q = 15800 кДж/кг, выработав при этом электроэнергии Э^выр = 38 · 10¹⁰ кДж/год и отпустив тепла внешним потребителям Q^отп = 3,2 · 10¹¹ кг/год. Определить КПД ТЭЦ нетто по отпуску электроэнергии и тепла, если расход электроэнергии на собственные нужды 8 % от выработанной энергии, расход топлива на выработку электроэнергии для собственных нужд В_с.н = 4,6 · 10⁶ кг/год .