- •Предмет общей энергетики. Некоторые показатели мировой энергетики
- •Основные физические свойства жидкостей и газов
- •Основные положения гидростатики
- •Предмет термодинамики. Ее основные понятия и определения.
- •Термодинамические параметры состояний
- •Теплоемкость
- •8. Термодинамический процесс
- •9. Основные термодинамические процессы
- •10. Внутренняя энергия и энтальпия
- •11. Работа расширения и сжатия рабочего тела
- •Первый закон термодинамики
- •Теплосиловые установки с магнитогидродинамическим генератором
- •Закон Кирхгофа
- •Химический состав топлива
- •Марки мазута
- •Пылеугольные топки
- •Подготовка твердого топлива к сжиганию. Пылеугольные мельницы
- •Классификация паровых турбин
- •Физические основы атомной энергетики
- •Реакторные установки аэс
- •Современное состояние атомной энергетики
- •Работа водяного потока схема концентрации напора
- •Гидравлические турбины
- •Малая гидроэнергетика
- •Гидроаккумулирующие электростанции
- •Приливные электростанции
Предмет общей энергетики. Некоторые показатели мировой энергетики
Природные источники энергии и производство на их основе полезной энергии, прежде всего электрической.
Органические топлива:
-
ядерная энергия (урана, плутония);
-
энергия солнца;
-
энергия ветра;
-
энергия биомассы;
-
энергия земных глубин;
-
энергия морских волн.
Возобновляемые и не возобновляемые.
К возобновляемым относятся: энергия солнца, гидроэнергия, энергия ветра, энергия волн, энергия приливов и отливов.
К не возобновляемым относятся: ядерная энергия (энергия урана), химическая энергия, энергия топлив.
Мировая выработка электроэнергии 90-х:
58%- электроэнергия вырабатывалась на ТЭС.
25%- на ГЭС.
17%- на АЭС.
1%- другие станции.
В России: 70%±2% -ТЭС
16% - атомные электростанции.
14%-16% - ГЭС.
В Норвегии: 99% - ГЭС
Во Франции: 73%- АЭС
Основные физические свойства жидкостей и газов
-
Плотность – масса единицы объема вещества
-
Изобарный коэффициент расширения характеризует способность вещества изменять объем в зависимости от температуры при постоянном давлении.
-
Изохорный коэффициент давления характеризует способность вещества изменять давление в зависимости от температуры при постоянном объеме.
-
Изотермический коэффициент сжатия характеризует способность вещества изменять объем в зависимости от давления при постоянной температуре.
-
Вязкость – способность вещества оказывать сопротивление усилию сдвига между слоями при относительном движении слоев.
Сила вязкости выражается формулой Ньютона:
Где - усиление сдвига обусловленное вязкостью
- динамический коэффициент вязкости
- сдвиг слоев
- скорость движения жидкостей
- направление нормальное вектору скорости
Ньютоновскими называются жидкости, для которых справедлива формула Ньютона.
Все прочие жидкости называются неньютоновскими.
Пример: Ньютоновская жидкость- вода
Неньютоновская жидкость – жидкая резина
Кинематический коэффициент вязкости:
Основные положения гидростатики
Гидравлика (гидромеханика)- прикладная наука, изучающая законы поведения жидкости, находящиеся в покое или в движении и применение этих законов для решения задач.
Гидравлика состоит из : гидростатики и гидродинамики.
Гидростатика изучает жидкость, находящуюся в покое.
Гидродинамика изучает жидкость, находящуюся в движении.
Положение: давление в точки А полное гидростатическое.
P0
А·
h
P0
;
А·
z0
z
0 0
Перегруппируем составляющие:
- гидростатический напор, постоянный в каждой точке.
- выражение гидростатического напора в точке А.
-геометрический напор (геометрическая высота)
- пьезометрический напор (пьезометрическая высота)
Сила, действующая на плоскую поверхность в жидкости равна произведению площади поверхности, на величину гидростатического давления в центре тяжести к поверхности.
P0
hA
A
F
hA- глубина погружения центра тяжести фигуры.
Центр тяжести – геометрический центр.
Центр давление – центр равноденствия.
Давление в общем случае ниже центра тяжести.
Сила, действующая на криволинейную поверхность жидкости:
- составляющие силы давления по координатным осям.
площади проекций рассматриваемой поверхности на плоскости перпендикулярной соответствующим осям y и z.
глубины погружения центра тяжести соответствующей проекции.
вертикальная сила (сила, действующая в направлении z) равна весу жидкости находящейся между свободной поверхностью и поверхностью рассматриваемого тела. Подразумевается вес жидкости в объеме тела давления.
Эпюра гидростатического давления:
Основные понятия гидродинамики
Площадь живого сечения потока – это площадь сечения потока жидкости плоскостью перпендикулярной стенкам канала (перпендикулярной направлению потока).
F1 F2
Смоченный периметр – часть периметра живого сечения, соприкасающиеся со стенками канала.
F1 F2
Гидравлический радиус – это отношение площади к смоченному периметру.
Напорное течение жидкости – течение жидкости в закрытом канале, когда поток, не имеет свободной поверхности.
Безнапорное течение – это течение потока при наличии свободной поверхности. Давление на свободной поверхности равно давлению внешней среды.
Установившееся течение – это течение, при котором поле скоростей и давление во всех сечениях потока не изменяются во времени.
Неустановившееся течение - когда поле скоростей и давлений изменяются во времени.
Расход жидкости – это количество жидкости, проходящее через контрольное сечение потока за единицу времени.
массовый расход
объемный расход
Средняя скорость потока:
Уравнение неразрывности потока
Первое основное уравнение гидродинамики:
Следствие: скорость потока обратно пропорциональна скорости живого сечения:
Режим течения жидкости
-
турбулентный
-
ламинарный
-
переходный режим
Ламинарное – плавное течение, без завихрений. Траектории движения отдельных частиц эквидистанты. Ламинарное течение наблюдается при малых скоростях жидкости. В каналах малого сечения. При течении вязких жидкостей. С повышением скорости ламинарный режим переходит в турбулентный.
Турбулентное – сложное движение, бурный поток. Частицы совершают вращательное движение. Неустойчивый режим течения. Оценивается режим с помощью критерия Рейнольдца:
где скорость потока.
характерный геометрический размер канала.
кинематический коэффициент вязкости (указан в справочнике).
Для течения жидкости в закрытом канале:
течение ламинарное
режим турбулентный
режим переходный
Уравнение Бернулли
Второе основное уравнение гидродинамики.
Для идеального потока:
,
где геометрические уровни первого и второго сечения потока.
пьезометрические напоры первого и второго сечений.
скоростные напоры первого и второго сечений.
гидравлический (гидростатический) напор.
давление, Па.
ускорение свободного падения.
Уравнение Бернулли для реального потока:
,
где коэффициент Кориолиса, он учитывает неоднородность поля скоростей в сечении.
потери напора на участке канала, обусловленного гидравлическим сопротивлением.
Наглядное изображение уравнения Бернулли:
Выразим уравнение Бернулли через единицу удельной энергии, для этого умножим левую и правую части на g.
Гидравлический уклон:
длина участка 1-2.
Пьезометрический уклон:
Геометрический уклон:
Величины безразмерные
Потери напора в потоке
Они обусловлены гидравлическим сопротивлением канала.
Гидравлическое сопротивление бывает двух видов:
-
местное гидравлическое сопротивление.
-
сопротивление на длине канала.
Местные сопротивления обусловлены поворотами, расширениями и другими препятствиями.
Потери напора, вследствие местного сопротивления, выражаются формулой:
коэффициент местного сопротивления.
Потери напора по длине выражаются формулой Дарси:
Для круглых труб:
коэффициент сопротивления по длине, зависит от шероховатости стенок канала.
длина участка канала.
диаметр.
скоростной напор.
Для канала любой формы:
гидравлический радиус
Суммарные потери напора на участке канала равны сумме всех местных потерь и потерь по длине.