2)Принцип работы ветроэнергетических установок. Схема вэу с горизонтальной осью вращения. Примеры конструкции вэу с вертикальной осью вращения
Для горизонтальных конструкций относительно небольших размеров характерно использование диффузоров — своеобразных воронок, конусообразных приспособлений, улавливающих поток, уплотняющих его и направляющих на лопасти. В результате достигается большая скорость вращения, возрастает выработка энергии при неизменных скоростях ветра. Эта схема используется при эксплуатации летающих ВЭУ (генератор-крыло). Они имеют обширный надувной диффузор, дающий большую площадь захвата потока, уплотняющегося в несколько раз. Горизонтальные ветряки имеют меньше вариантов конструкции, так как принято считать, что они устроены достаточно удачно. При этом, большинство из таких устройств нуждается в наличии двух точек вращения — крыльчатка и узел поворота для установки на ветер
Конструктивные особенности ВЭУ с горизонтальной осью вращения. Как видно из рис. 9, 10 конструкция ВЭУ включает механическую, аэромеханическую и электрическую (электронную) части. Это разделение достаточно условное, так как, например, следящая система включает и механическую, и электронную составляющие.
Рис. 9. Типовые конструктивные элементы ВЭУ с горизонтальной осью вращения
Рис. 10. Элементы конструкции, расположенные в гандоле: 1 – втулка ветроколеса; 2 – обтекатель; 3 – генератор; 4 – мультипликатор; 5 – следящая система; 6 – дисковый тормоз; 7 – основной вал; 8 – подшипник азимута; 9 – рама гондолы
Примеры вертикальных вэу:
1. Чашечный ротор (анемометр). Ветроколесо этого типа вращается силой сопротивления. Форма чашеобразной лопасти обеспечивает практически линейную зависимость частоты вращения колеса от скорости ветра.
2. Ротор Савониуса. Это колесо также вращается силой сопротивления. Его лопасти выполнены из тонких изогнутых листов прямоугольной формы, т. е. отличаются простотой и дешевизной. Вращающий момент создается благодаря различному сопротивлению, оказываемому воздушному потоку вогнутой и выпуклой относительно него лопастями ротора. Из-за большого геометрического заполнения это ветроколесо обладаем большим крутящим моментом и используется для перекачки воды.
3. Ротор Дарье. Вращающий момент создается подъемной силой, возникающей на двух или на трех тонких изогнутых несущих поверхностях, имеющих аэродинамический профиль. Подъемная сила максимальна в тот момент, когда лопасть с большой скоростью пересекает набегающий воздушный поток. Ротор Дарье используется в ветроэлектрогенераторах. Раскручиваться самостоятельно ротор, как правило, не может, поэтому для его запуска обычно используется генератор, работающий в режиме двигателя.
4. Ротор Масгрува. Лопасти этого ветроколеса в рабочем состоянии расположены вертикально, но имеют возможность вращаться или складываться вокруг горизонтальной оси при отключении. Существуют различные варианты роторов Масгрува, но все они отключаются при сильном ветре.
5. Ротор Эванса. Лопасти этого ротора в аварийной ситуации и при управлении поворачиваются вокруг вертикальной оси.
3)Воздействие воздушного потока на ветроустановку. Параметр геометрического заполнения. Рабочие параметры набегающего воздушного потока и шкала силы ветра.
4)Расчет мощности ВЭУ и предельный коэффициент мощности. Связь мощности ВЭУ, коэффициента мощности и КПД.
5) Биомасса как источник энергии. Экологичность и возобновляемость. Источники биомассы и ее компонентный состав. Основные недостатки биомассы как топлива.
Биомасса
биомассы ее компонентный состав
Химический состав биомассы может различаться в зависимости от ее вида. Обычно растения состоят из 25% лигнина и 75% углеводов или сахаридов. Углеводородная фракция состоит из множества молекул сахаридов, соединенных между собой в длинные полимерные цепи. К наиболее важным категориям углеводородов можно отнести целлюлозу. Лигниновая фракция состоит из молекул несахаридного типа. Природа использует длинные полимерные молекулы целлюлозы для образования тканей, обеспечивающих прочность растений. Лигнин представляет собой "клей", который связывает молекулы целлюлозы между собой.
Основные недостатки биомассы как топлива.
6)Характеристики биомассы: плотность, теплоемкость, теплота сгорания.
Характеристики биомассы: плотность, теплоемкость, теплота сгорания
7) Характеристики биомассы: технический и элементный анализ.
Характеристики биомассы: технический и элементный анализ.
8) Технологии использования биомассы. Пиролиз.
ПИРОЛИЗ
9)Технологии использования биомассы. Газификация.
ГАЗИФИКАЦИЯ
10). Геотермальная энергия. Температурный градиент земли. Основные принципы и схемы извлечения тепла.
Геотермальная энергетика - получение тепловой или электрической энергии за счет тепла земных глубин. Экономически эффективна в районах, где горячие воды приближены к поверхности земной коры - в районах активной вулканический деятельности с многочисленными гейзерами.
Геотермический градиент - нарастание температуры на единицу глубины. Является одной из важнейших геофизических характеристик, измеряется в градусах на километр.
Геотермический градиент на континентах измеряют в глубоких скважинах. Для этого скважину оставляют после бурения на несколько лет, для того, что бы в ней восстановился устоявшийся температурный режим, а затем определяют температуру на разных глубинах. В океанах его определят специальными зондами.
В геотермическом градиенте выделяются радиогенный и кондуктивный вклад. Первый компонент возникает за счет тепла распада радиоактивных элементов. Дает большой вклад на континентальной коре, которая содержит весьма значительные количества U, Th, K и других радиоактивных элементов. Кондуктивный компонент геотермического градиента связан с передачей тепла нагретых внутренних частей Земли в окружающее пространство. Он тем больше, чем меньше мощность литосферы. Максимальный геотермический градиент наблюдается в рифтах и районах активного вулканизма.
Геотермальные тепловые насосы различаются по способу извлечения тепла:
Установки, использующие тепло грунтовых вод глубокого залегания, горячих гейзеров и т.д.
Системы, в состав которых входит резервуар с антифризом, устанавливаемый в грунте на глубине от 75 метров. Отопление из недр земли обеспечивается за счет естественного нагрева емкости с антифризом; в результате хладагент, проходя через теплообменник, отдает полученное тепло и возвращается в емкость.
Геотермальный контур укладывается по дну водоема, который является естественным аккумулятором тепла. В данном случае нужно учесть, что водоем может полностью промерзнуть в зимнее время.
11)Геотермальная энергия. Схемы производства электроэнергии. Прямой паровой цикл.
Тепло в виде горячих источников и гейзеров может быть исполь-зовано для производства электроэнергии по различным схемам на гео-термальных электростанциях (ГеоЭС). Наиболее легко выполнимой схемой является схема с применением пара жидкостей, имеющих низ-кую температуру кипения. Горячая вода из природных источников, обогревая такую жидкость в испарителе, обращает ее в пар, используе-мый в турбине и служащей приводом генератора тока.
12)Использование низкопотенциальной тепловой энергии. Схема и принцип работы теплового насоса.
К низкопотенциальным источникам ВЭР относят различные виды тепловых ВЭР от теплотехнологических аппаратов с температурой менее 3000С (охлаждающая вода от различных печей, влажный воздух от сушильных установок, водяной пар вторичного вскипания, теплота конденсата греющего пара, теплота «мятого» пара от силовых установок и т. д.). Низкопотенциальные тепловые ВЭР могут быть использованы в самых разнообразных технологических процессах, а также для теплоснабжения, системах вентиляции, горячего водоснабжения.
Схема и принцип работы теплового насоса
Тепловой насос — устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии с низкой температурой к потребителю теплоносителя с более высокой температурой,.Термодинамически тепловой насос представляет собой обращённую холодильную машину. Если в холодильной машине основной целью является производство холода путём отбора теплоты из какого-либо объёма испарителем, а конденсатор осуществляет сброс теплоты в окружающую среду, то в тепловом насосе картина обратная. Конденсатор является теплообменным аппаратом, выделяющим теплоту для потребителя, а испаритель -теплообменным аппаратом, утилизирующим низкопотенциальную теплоту, находящуюся в водоемах, грунтах, сточных водах и тому подобное. В зависимости от принципа работы тепловые насосы подразделяются на компрессионные и абсорбционные. Компрессионные тепловые насосы всегда приводятся в действие с помощью электромотора, в то время как абсорбционные тепловые насосы могут также использовать тепло в качестве источника энергии. Для компрессора нужен также источник низкопотенциального тепла.
Первичный контур теплового насоса состоит из элементов, участвующих в получении тепла из внешнего источника – например теплообменника, циркуляционного насоса рассола или воздушного вентилятора, а у водо-водяного теплового насоса еще и промежуточного теплообменника. Вторичный контур включает в себя компоненты, необходимые для преобразования энергии и передачи ее потребителю.
Рис. 6.4. Принципиальная схема теплонасосной установки:
I — масляный бак; 2 — циркуляционный масляный насос; 3 — промежуточный теплообменник; 4 — бак-аккумулятор; 5 — циркуляционный водяной насос; 6 — испаритель ТН; 7 — конденсатор ТН; 8 — бак горячей воды; 9 —электроподогреватель; II) — забор масла из системы; II — подача масла в систему; 12 — вода из системы отопления; 13 — вода в систему отопления; 14 — забор воды для подогрева; 15 — подача горячей воды потребителю; 16 — масловоздушный теплообменник
Рис. 6.5. Принципиальная схема теплового насоса с впрыском пара в компрессор и Т, «-диаграмма цикла
13). Энергия океана. Особенности волновой энергетики и конструкции волновых электростанций.
Особенности волновой электростанции
Волновая энергетика, по сути, служит альтернативой существующей гидроэнергетике. Ее особенность заключается в том, что происходит использование энергии волн, появляемых в морских просторах и в океане. Удельная мощность таких волн превосходит мощность энергии солнца и ветра, поэтому это является перспективным развитием источников энергии, являющихся постоянно возобновляемыми.
Принцип работы волновой электростанции основан на преобразовании кинетической энергии волн в электрическую. Существует несколько способов устройства подобных станций различных по принципу работы и конструкции.
конструкции волновых электростанций
Принцип «осциллирующего водяного столба». В этом конструктивном варианте волны, осуществляя толчковые движения, заполняют собой специально изготовленные камеры, в которых содержатся воздушные массы. Воздух сжимается, создается избыточное давление, под действием которого он поступает на турбину, вращая ее лопастные механизмы. Вращательное движение турбины передается на генератор, который вырабатывает электрический ток.
Принцип «колеблющегося тела». На принципе «колеблющегося тела» работают разнообразные буи, «морские змеи» и др. В этом варианте конструкции несколько секций соединяются в конвертер, между которыми на подвижных платформах монтируются гидравлические поршни. К поршню (группе поршней) подсоединён гидравлический двигатель, он приводит во вращательное движение электрический генератор. Под раскачивающимся действием волн конвертер приводит в движение поршни, а они, в свою очередь, приводят в работу гидравлический двигатель и соответственно генератор.
Установка с «искусственным атоллом». Это бетонное сооружение состоит из корпуса, на которомразмещается поверхность для наката волн. В средней части располагается накопительный резервуар (бассейн). Из него через приёмное отверстие вода поступает на гидротурбину. Генератор устанавливается в верхней части сооружения. Для поднятия воды в бассейн, который расположен выше уровня моря, используют эффект «набегания волны» на специальную наклонную поверхность.
Источник: https://alter220.ru/voda/volnovye-elektrostantsii.html