Федеральное агентство по образованию

Архангельский государственный технический университет

А.А. Горяев, доц., канд. техн. наук

Г.А. Шепель, профессор, доктор техн. наук

Возобновляемые источники энергии Учебное пособие для вузов

Архангельск

2009

УДК 620. 92/8

Рецензенты:

Горяев А.А

Г Возобновляемые источники энергии: учеб. пособие / А.А. Горяев,

Г.А. Шепель – Архангельск: Изд – во Арханг. гос. техн. ун – т, 2009. – 117 с.

Рассмотрены вопросы использования возобновляемых источников энергии – энергии Солнца, ветра, океана, приливов, биомассы, геотермальной энергии, аккумулирования энергии. Приведены энергетические расчёты по использованию возобновляемых источников энергии. Рассмотрены различные конструкции энергоустановок.

Предназначено для студентов специальности…………… «Энергообеспечение предприятий» всех форм обучения.

Ил 57. Табл 14. Библиогр, 6

УДК 620. 92/8

Рассмотрено и рекомендовано к изданию методической комиссией

факультета промышленной энергетики

Архангельского государственного технического университета

© Архангельский государственный

технический университет, 2009

© А.А. Горяев., Шепель Г.А., 2009

1. Введение 5

2. Сведения из сопутствующих технических дисциплин 15

2.1. Закон сохранения энергии, уравнение Бернулли. 15

2.2. Закон сохранения количества движения 17

2.3. Вязкость 17

2.4. Турбулентность 18

2.5.Трение при течении в трубах 19

3. Теплоперенос 19

3.1. Метод тепловой цепи и терминология 19

3.2. Теплопроводность 21

3.3. Конвективный теплообмен 21

3.4. Радиационный перенос 24

3.5. Свойства прозрачных веществ 26

3.6. Теплоперенос посредством теплоносителя 26

3.7. Смешанный теплоперенос и его тепловая цепь 27

4. Солнечное излучение 28

4.1. Космическое солнечное излучение 28

4.2. Геометрия Земли и Солнца 29

5. Нагревание воды солнечным излучением 37

5.1. Расчёт теплового баланса 39

5.2. Открытые нагреватели 40

5.3. Закрытые нагреватели 41

5.4. Системы с изолированным накопителем. 42

5.5.Селективные поверхности. 43

5.6. Вакуумированные приёмники 44

6. Другие применения солнечной энергии 45

6.1. Подогреватели воздуха 45

6.2. Зерносушилки 46

6.3. Солнечные отопительные системы 47

6.4. Охлаждение воздуха 49

6.6. Опреснение воды 50

6.7. Солнечные пруды 52

6.8. Концентраторы солнечной энергии 53

6.9. Солнечные системы для получения электроэнергии. 55

7. Фотоэлектрическая генерация. 56

7.1. Поглощение фотонов. 57

8. Энергия ветра 59

8.1. Ветроэнергетический кадастр 63

8.2. Классификация ветроустановок 63

8.3. Основы теории ветроэнергетических установок. Преобразование энергии ветра 69

8.4. Лобовое давление на ветроколесо 71

8.5.Крутящий момент. 72

8.6. Характеристики ветра. 73

8.7. Использование ветроколесом энергии ветра. 74

8.8. Удельные мощность и энергия ветрового потока. 75

8.9. Производство механической работы. 77

9.Гидроэнергетика. 77

9.1. Основные принципы использования энергии воды. 79

9.2. Активные гидротурбины. 80

9.3. Размер струи и размер сопла. 82

9.4. Размер колеса турбины и его угловая скорость. 82

9.5. Реактивные гидротурбины. 83

9.6. Гидроэлектростанции. 84

10. Геотермальная энергия. 87

11. Энергия Мирового океана. 91

11.1. Энергия приливов и отливов. 92

11.2. Основы теории приливов. 94

11.3. Мощность приливных течений. 96

11.4. Энергия волн. 98

11.5. Энергия и мощность волны. 100

11.6. Отбор мощности от волн. 101

11.7. Утка Солтера. 101

11.8. Преобразование тепловой энергии океана. 102

12. Энергия биомассы. 106

12.1. Классификация основных типов процессов, связанных с переработкой биомассы. 107

12.2. Производство биомассы для энергетических целей. 107

12.3. Сжигание биотоплива для получения тепла. 109

12.4. Пиролиз (сухая перегонка). 110

12.5. Получение биогаза путём анаэробного сбраживания. 113

13. Аккумулирование и передача энергии на расстояние. 116

Литература 118