по дисциплине «Общая энергетика» для бакалавров

ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ И КОНТРОЛЬНЫМ РАБОТАМ

 

                   Лектор – профессор кафедры ЭТ и ЭМ Тиунов В.В.

 

1. Общие вопросы энергетики.

1.1.Энергетические ресурсы Земли и их использование. Проблемы экономики и экологии.

1.2.Топливно-энергетический комплекс России.

1.3.Единая энергетическая система (ЕЭС) России. Какие энергетические системы ныне функционируют вместо бывшей ЕЭС СССР?

1.4.В чем особенности, преимущества и недостатки ЕЭС России по сравнению с бывшей ЕЭС СССР? (вопрос по выбору, требует предварительного анализа и сбора дополнительной информации).

1.5.Оперативно-диспетчерское управление ЕЭС России.

1.6.Электрические станции, электрические и тепловые сети (общий обзор).

Современное состояние указанных объектов в России и намеченные пути

решения проблем (последняя часть вопроса по выбору требует предварительного анализа и сбора дополнительной информации).

1.7.Невозобновляемые источники энергии (общий обзор).

1.8.Органические топлива (горючие). Условное топливо.

1.9.Состав продуктов сгорания при сжигании органических топлив.

1.10 Неорганические топлива (горючие). Характеристики, Области применения.

1.11. Ядерная энергия (общие сведения). Ядерное топливо.

1.12. Возобновляемые источники энергии (общий обзор).

1.13. Тепло недр Земли, тощи вод, морей и океанов (общий обзор).

1.14. Солнечная энергия и способы её использования на современном этапе.

1.15. Энергия движения воздуха в атмосфере (общий обзор).

1.16. Гидроэнергетические ресурсы (общий обзор и пути использования ГЭС ГАЭС и др.). Энергия приливов и отливов.

2. Основные положения технической термодинамики.

2.1. Основные понятия и определения (термодинамическая система, параметры состояния, термодинамические процессы: параметры и величины).

2.2. Внутренняя энергия рабочего тела, работа расширения, первый закон термодинамики.

2.3. Теплоемкость, энтальпия и энтропия. Второй закон термодинамики. Обратимые и необратимые термодинамические процессы.

2.4. Основные термодинамические процессы идеальных газов.

2.5. Реальные газы, вода и водяной пар. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Другие уравнения состояния реальных газов.

2.6. Круговой термодинамический процесс, термический КПД цикла. Холодильный коэффициент. Цикл Карно.

3. Основные понятия и определения теории теплообмена.

3.1. Теплообмены теплопроводностью. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности.

3.2. Конвективный теплообмен. Формула Ньютона-Рихмана. Коэффициент конвективной теплоотдачи.

3.3. Теплообмен излучением. Закон Стефана-Больцмана. Коэффициент излучения.

4. Математическое описание теплообмена теплопроводностью.

4.1. Дифференциальные уравнения теплопроводности.

4.2. Теплопроводность плоской однослойной и многослойной стенки.

4.3. Теплопроводность цилиндрической стенки.

5. Конвективный теплообмен и его математическое описание. Теория подобия. Основные критерии подобия.

5.1. Критерий Рейнольдса.

5.2. Критерий Грасгофа.

5.3. Критерий Нуссельта.

5.4. Критерий Прандтля.

5.5. Теплоотдача при естественной конвекции.

5.6. Теплоотдача при вынужденном движении.

5.7. Поперечное обтекание пуска труб.

5.8. Теплоотдача при кипении жидкости.

5.9. Теплоотдача при конденсации.

6. Лучистый теплообмен в энергетических установках.

6.1. Основные определения лучистого теплообмена.

6.2. Основные законы лучистого теплообмена – закон Вина.

6.3. Основные законы лучистого теплообмена – закон Стефана-Больцмана и его использование на практике.

6.4. Основные законы лучистого теплообмена – закон Кирхгофа.

6.5. Основные законы лучистого теплообмена – закон Ламберта.

6.6. Теплообмен излучением между твердыми телами.

6.7. Лучистый теплообмен между двумя поверхностями через экран.

6.8. Излучение и поглощение лучистой энергии в газах.

7. Сложный теплообмен в энергетических установках.

7.1. Теплопередача через однослойную и многослойную стенку.

7.2. Теплопередача через цилиндрическую стенку.

7.3. Теплопередача через ребристую стенку.

8. Циклы основных тепловых электрических станций (ТЭС).

8.1. Общие сведения о типах электростанций: конденсационные – КЭС, теплоэлектроцентрали – ТЭЦ, государственные районные – ГРЭС, гидроэлектростанции – ГЭС, гидроаккумулирующие – ГАЭС, атомные – АЭС, солнечные СЭС, геотермальные – ГТЭС, дизельные – ДЭС, приливные –ПЭС, ветроэлектростанции – ВЭС и др. с примерами размещения.

8.2. Паротурбинные электрические станции (КЭС и ТЭЦ). Общие сведения. Термодинамические циклы.

8.3. Принципиальная технологическая схема КЭС.

8.4. Регенеративный цикл паротурбинных установок. Схема и процесс по циклу Ренкина.

8.5. Цикл с промежуточным (вторичным) перегревом пара. Схема установки и изображение процесса на диаграммах термодинамики.

8.6. Теплофикационный цикл ТЭЦ. Схемы и типы турбин теплофикационных установок. Термический КПД установок.

8.7. Циклы газотурбинных установок (ГТУ): принципиальные технологические схемы и изображение циклов на диаграммах термодинамики.

8.8. Основные характеристики газотурбинных электростанций.

8.9. Парогазовые энергетические установки и термодинамические циклы их работы.

8.10. Принципиальная схема парогазовой установки с высоконапорным парогенератором.

9. Атомные электрические станции (АЭС).

9.1. Типы реакторов и технологические схемы АЭС с реакторами разных типов.

9.2. Циклы атомных электростанций и их эффективность (общие положения).

9.3. Циклы паротурбинных атомных электростанций.

9.4. Газоохлаждаемые паротурбинные циклы атомных электростанций.

10. Гидроэлектрические станции (ГЭС).

10.1. Основные типы гидроэнергетических установок (ГЭС, насосная станция – НС, ГАЭС, ПЭС).

10.2. Основные понятия и законы гидростатики и гидродинамики.

10.3. Принципиальные схемы создания гидравлического напора с помощью гидросооружений.

10.4. Энергия речного водотока. Теоретические и экономические гидроэнергетические ресурсы.

10.5. Напоры и их понятие об их расчете для гидроэлектрических станций.

10.6. Гидротурбины и генераторы ГЭС (виды, конструкции, особенности).

10.7. Энергия и мощность гидроэлектростанций. Выработка электроэнергии ГЭС.

             Состояние гидроэнергетики России на современном этапе (последняя часть вопроса 10.7 по выбору).

11. Ветроэнергетика. Общие сведения.

11.1. Энергия воздушного потока и мощность ветроэнергоустановок.

11.2. Виды ветроэнергетических установок и основы расчета их основных параметров.

12. Солнечная энергетика. Общие сведения.

12.1. Классификация солнечных энергетических установок.

12.2. Солнечные коллекторы, их назначения и классификация.

13. Основное оборудование тепловых электрических станций (ТЭС).

13.1 Котельные установки ТЭС.

13.2. Паровые котлы производственных котельных.

13.3. Водогрейные котлы для централизованного теплоснабжения.

13.4. Паронагреватели и пароохладители котлоагрегатов.

13.5. Водяные экономайзеры и воздухоподогреватели котельных установок.

13.6. Тягодутьевые устройства котельных агрегатов.

13.7. Тепловой баланс котельного агрегата.

13.8. КПД и расход топлива паровых котлов.

13.9. Паровые турбины ТЭС и преобразование энергии в соплах и на рабочих лопатках.

13.10. Классификация и основные конструкции паровых турбин.

13.11. Потери энергии и КПД паровых турбин.

13.12. Мощность, КПД и расход пара парового турбогенератора.

13.13. Конденсационные установки паровых турбин.

14. Системы теплоснабжения, их назначение и классификация.

14.1. Параметры систем теплоснабжения и их упрощенный расчет.

14.2. Принципиальная схема теплоподготовительной установки на ИЭЦ с традиционными видами топлива.

14.3. Принципиальная схема теплоподготовительной установки атомной ТЭЦ.

14.4. Энергетическая эффективность теплофикации.

14.5. Районные и промышленные отопительные котельные.

14.6. Основное теплофикационное оборудование ТЭЦ.

14.7. Индивидуальные и центральные тепловые пункты (ЦТП).

14.8. Схема присоединения отопления и горячего водоснабжения к тепловой сети через тепловой пункт.

14.9. Теплообменные аппараты центральных тепловых пунктов (ЦТП).

15. Нагнетательные машины электрических станций.

15.1. Виды и классификация нагнетателей.

15.2. Основные рабочие характеристики нагнетательных машин.

15.3. Теоретические основы работы центробежного насоса в нагнетательной системе.

15.4. Основные энергетические основы тепловых электростанций (ТЭС). Назначение. Классификация.

15.5. Питательные насосы ТЭС.

15.6. Конденсатные насосы ТЭС.

15.7. Сетевые насосы ТЭС.

16. Вентиляционные устройства – ТЭС (центробежные вентиляторы). Основные понятия, устройство, параметры и теория вентиляционных устройств для энергетики.

16.1. Основы расчетов центробежных вентиляторов.

16.2. Особенности конструктивных исполнений вентиляторов и их классификация.

17. Поршневые компрессоры электрических станций. Устройство и работа.

17.1. Мощность и КПД компрессора.

17.2. Характеристики и регулирование подачи рабочего тела компрессоров.

17.3. Многоступенчатые компрессоры и их мощность. Назначение и конструкции компрессоров в энергетике.

18. Дополнительные и специфические энергетические ресурсы. Основные понятия и перспективы использования.

18.1. Водородная энергетика. Принципы, достоинства и недостатки. Перспективы.

18.2. Вторичные энергоресурсы и их перспективы (энергетический потенциал отходов побочных и промежуточных продуктов).

18.3. Биомасса и биогаз как возобновляемые источники энергии. Достоинства и недостатки. Перспективы использования.

19. Основные сведения о потребителях электрической энергии и системах электроснабжения.

19.1. Графики электрических и тепловых нагрузок энергосистем.

19.2. Балансы мощности и энергии энергосистем.

20. Природоохранные проблемы энергетики и их учет при проектировании и эксплуатации энергетических объектов.

20.1. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года. Цели, приоритеты, проблемы, тенденции, прогнозы, перспективы (дополнительный вопрос).

 

                                                ЛИТЕРАТУРА

                                                Основная

1. Быстрицкий Г.Ф. Основы энергетики: учебник/ Г.Ф.Быстрицкий.- 3-е изд., стер.-М.: КНОРУС, 2012.- 352с.- (для бакалавров).
2. Казанцев В.П. Общая энергетика: учеб.пособие / В.П.Казанцев. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2009. - 271с.
3. Тиунов В.В. Электронный слайд – курс лекций и дополнительных материалов по дисциплине «Общая энергетика», 2015. Полный объем ≈ 5 Г_Б
4. Гидравлика, пневматика и термодинамика: курс лекций/под ред. В.М.Филина. - М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФА - М, 2008. - 320с.- (Профессиональное образование).
5. Техническая термодинамика и теплопередача: учебник для бакалавров/В.А. Кудинов, Э.М.Карташов, Е.В.Стефанюк – М.:Изд-во Юрайт, 2011.-560с.- Серия: Бакалавр (учебник для бакалавров).
6. Стерман Л.С., Лавыгин В.М., Тишкин С.Г. Тепловые и атомные электрические станции: М.: Изд-во МЭИ, 2004. - 423с.

 

Дополнительная

1. Сборник задач по технической термодинамике: Учеб.пособие/ Т.А.Андрианова, Б.В.Дзампов, В.Н.Зубарев, С.А.Ремизов, И.Я.Филатов. 4-е изд, перераб. И доп.-М.: Изд-во МЭИ, 2000. - 356с.:ил.
2. Б.Соренсен. Преобразование, передача и аккумулирование энергии: Учебно-справочное руководство/Б.Соренсен -Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2011. - 296с. (перевод с англ. языка).

 

Вопросы подготовил

профессор кафедры ЭТ и ЭМ ПНИПУ                       В.В.Тиунов