Задача №1 На солнечной электростанции башенного типа установлено п=263 гелиостатов, каждый из которых имеет поверхность F
жүктеу/скачать 155,5 Kb.
|
1 2
Байланысты:НВИЭ. Задачи, 3 вариант
| Задача №2
Считается, что действительный КПД ηдейств океанической ТЭС, использующей температурный перепад поверхностных и глубинных вод (T1-T2)= ∆T и работающей по циклу Ренкина, вдвое меньше термического КПД установки, работающей по циклу Карно, ηtk. Оценить возможную величину действительного КПД ОТЭС, рабочим телом которой является аммиак, если температура воды на поверхности океана t1= 28 °С, а температура воды на глубине океана t2= 4 °С. Какой расход теплой воды V, м3/c потребуется для ОТЭС мощностью N= 8 МВт ? Считать, что плотность воды ρ= 1·10 3 кг/м3 , а удельная массовая теплоемкость Сp = 4,2·103 Дж/(кг-К). Д Решение Разность температур поверхностных и глубинных вод: ∆T = T1-T2 = 28-4=24 K. Термического КПД установки, работающей по циклу Карно, ηtk: ηtk=(∆T)/T1= . ано: ηдейств=0,5· ηtk t1= 28 °С t2= 4 °С N= 8 МВт ρ= 1·10 3 кг/м3 Сp = 4,2·10 3 Дж/(кг·К) Н айти: V-? В идеальном теоретическом цикле Карно механическая мощность N0 (Вт) может быть определена как: N0=ηtk·Qo 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 Qo (Вт), полученную от теплой воды можно представить как: = 201 МВт или как Q0=p·V·Cp·∆T, отсюда расход теплой воды V: м3/c Ответ: действительного КПД ОТЭС ηдейств=3,98 %, расход теплой воды V = 1,99 м3/c Задача №3 Определить начальную температуру t2 и количество геотермальной энергии Еo (Дж) водоносного пласта толщиной h=0,8 км при глубине залегания z=3,5 км, если заданы характеристики породы пласта: плотность ргр = 2700 кг/ м3 ; пористость а = 5 %; удельная теплоемкость Сгр =840 Дж/(кг· К). Температурный градиент (dT/dz) =65 °С /км Среднюю температуру поверхности to принять равной 10 °С. Удельная теплоемкость воды Св = 4200 Дж/(кг · К); плотность воды ρ= 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 τo(лет) при закачивании воды в пласт и расходе ее V =0,1 м3/(с·км2). Какова будет тепловая мощность, извлекаемая первоначально (dE/dτ)τ=0 и через 10 лет (dE/dτ)τ=10 ? Д Решение Определим температуру водоносного пласта перед началом его эксплуатации: T2=To+(dT/dz)·z=10+65·3,5=237,5 °С=510,5 K [°С+ ·км]= [°С] Теплоемкость пласта Спл (Дж/К) можно определить по уравнению: Cпл=[α·ρв·Cв+(1-α)·ρгр·Cгр]·h·F= =[0,05·1·103·4200+(1-0,05)· 2,7·103·840]· 800·1·106=(210000+2154600)· 800·1·106= =189168·1010 Дж/К=1,9·10 15 Дж/К [ ]·м·м2=[Дж/К] Тепловая мощность, извлекаемая первоначально Еo (Дж): E0=Cпл·(T2-T1)= 189168·1010 ·(237,5-40)= =37360680· 1010 Дж= 3,7·10 17 Дж [ ]=Дж ано: h=0,8 км z=3,5 км ргр = 2700 кг/ м3 λгр =2 Вт/(м·К) а = 5 % Сгр =840 Дж/(кг· К) (dT/dz) =65 °С /км to=10 °С Св = 4200 Дж/(кг · К) ρ= 1·103 кг/м3 F = 1 км2 t1 =40 ° С V =0,1 м3/(с·км2) 1.) τ=0 лет 2.) τ=10 лет Найти: t2, Еo, τo Постоянную времени пласта τ0 (возможное время его использования, 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·Св) = c = 4,5·10 9 с =143 года МВт МВт Ответ: начальная температура t2 = 237,5 °С, тепловой потенциал к началу эксплуатации Еo=3,7· 10 17 Дж, возможное время использования пласта τ0=143 года; тепловая мощность, извлекаемая первоначально МВт, через 10 лет 76 МВт. Задача №4 Определить объем биогазогенератора Vб и суточный выход биогаза Vг в установке, утилизирующей навоз от п=18 коров, а также обеспечиваемую ею тепловую мощность N (Вт). Время цикла сбраживания τ = 14 сут при температуре t = 25° С; подача сухого сбраживаемого материала от одного животного идет со скоростью W = 2 кг/сут; выход биогаза из сухой массы νг= 0,24 м3 /кг . Содержание метана в биогазе составляет 70 %. КПД горелочного устройства η=0,68. Плотность сухого материала, распределенного в массе биогазогенератора, р сух ≈50 кг/мг . Теплота сгорания метана при нормальных физических условиях Qнр =28 МДж/м3. Решение Подача сухого сбраживаемого материала от 18 животных идет со скоростью m0 ( кг/сут): m0=W·n=2·18=36 кг/сут; Cуточный объем жидкой массы Vсут, поступающей в биогазогенерагор (м3/сут) можно определить по формуле: Vсут=m0/ρсух=36/50=0,72 м3/сут Дано: п=18 τ = 14 сут t = 25° С W = 2 кг/сут νг= 0,24 м3 /кг η=0,68 р сух ≈50 кг/мг Qнр =28 МДж/м3 Найти: Vб, Vг, N Объем биогазогенератора, необходимого для фермы (м3): Vб=τ·Vсут =14·0,72=10,08 м3 Суточный выход биогаза: Vг=m0·ν г =36·0,24=8,64 м3/сут Тепловая мощность устройства, использующего биогаз (МДж/сут): N=η·Qнр·Vг·ƒм = 0,68·28·8,64·0,70= 115 Мдж/сут. Ответ: объем биогазогенератора Vб=10,08 м3, суточный выход биогаза Vг =8,64 м3/сут, тепловая мощность устройства, использующего биогаз N =115 Мдж/сут. Задача №5 Для отопления дома в течение суток потребуется Q=0,60 ГДж теплоты. При использовании для этой цели солнечной энергии тепловая энергия может быть запасена в водяном аккумуляторе. Допустим, что температура горячей воды t1=54 ° С. Какова должна быть емкость бака аккумулятора V (м3), если тепловая энергия может использоваться в отопительных целях до тех пор, пока температура воды не понизится до t2=29 °C? Величины теплоемкости и плотности воды взять из справочной литературы. Решение Q=ρ·V·Cр·(t1-t2) => м3 Дано: Q=0,60 Гдж t1=54 ° С t2=29 °C ρ=1000 кг/м3 ср=4,2·103 Дж/(кг·К) Найти: V-? Ответ: емкость бака аккумулятора V=5,71 м3. Задача №6 Используя формулу Л. Б. Бернштейна, оценить приливный потенциал бассейна Э пот (кВт·ч), если его площадь F=1000 км2, а средняя величина прилива Rср=7,2 м. Решение Приливный потенциал бассейна Э пот (кВт·ч): Эпот =1,97·106·R2ср·F = 1,97·106·7,22·1000 = = 102·109 кВт·ч. Дано: F=1000 км2 Rср=7,2 м Найти: Э пот - ? Ответ: приливный потенциал бассейна Э пот = 102·109 кВт·ч. Задача №7 Как изменится мощность малой ГЭС, если напор водохранилища Н в засушливый период уменьшится в п=1,2 раз, а расход воды V сократится на m= 20 % ? Потери в гидротехнических сооружениях, водоводах, турбинах и генераторах считать постоянными. Решение Мощность ГЭС (Вт) можно определить по простому уравнению: N=9,81·V·H·η. Пусть N – мощность малой ГЭС. Известно, что напор водохранилища H в засушливый период уменьшится в 1,2 раза, а расход воды V сократится на 20 %, то есть Vзас=0,8·V, Hзас = H/1,2. Дано: n = 1,2 раза m = 20 % раза Ответ: мощность малой ГЭС в засушливый период уменьшится в 1,5 раза. жүктеу/скачать 155,5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2