Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Задачи.

Контрольная работа состоит из семи задач. Вариант контрольной работы определяется по последней цифре номера зачётной книжки.

Задача №1

На солнечной электростанции башенного типа установлено п гелиостатов, ка­ждый из которых имеет поверхность Fг м2. Гелиостаты отражают солнечные лучи на приемник, на поверхности которого зарегистрирована максимальная энергетиче­ская освещенность Н пр = 2,5 МВт/мг. Коэффициент отражения гелиостата Rг = 0,8. коэффициент поглощения приемника Апр = 0,95. Максимальная облучен­ность зеркала гелиостата Hг=600 Вт/мг .

Определить площадь поверхности приемника Fпр и тепловые потери в нем, вызванные излучением и конвекцией, если рабочая температура теплоносителя со­ставляет t °С. Степень черноты приемника епр =0,95. Конвективные потери вдвое меньше потерь от излучения.

Задача №2

Считается, что действительный КПД η 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 t, °С, а температура воды на глубине океана t2, °С. Какой расход теплой воды V, m/ч потребуется для ОТЭС мощностью N МВт?

Считать, что плотность воды ρ= 1·103 кг/м3 , а удельная массовая теплоем­кость Сp = 4,2·103 Дж/(кг-К).

Задача №3

Определить начальную температуру t2 и количество геотермальной энергии Еo (Дж) водоносного пласта толщиной h км при глубине залегания z 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) в °С /км выбрать по таблице вариантов задания.

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/dz)τ=0 и через 10 лет (dE/dz)τ=10 ?

Задача №4

Определить объем биогазогенератора Vб и суточный выход биогаза Vг в уста­новке, утилизирующей навоз от п 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. Плотность сухого мате­риала, распределенного в массе биогазогенератора, р сух ≈50 кг/мг . Теплота сгора­ния метана при нормальных физических условиях Qнр =28 МДж/м3.

Задача №5

Для отопления дома в течение суток потребуется Q ГДж теплоты. При ис­пользовании для этой цели солнечной энергии тепловая энергия может быть запасена в водяном аккумуляторе. Допустим, что температура горячей воды t1 ° 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 °C? Величины теплоемкости и плотности воды взять из справочной литературы.

Задача №6

Используя формулу Л. Б. Бернштейна, оценить приливный потенциал бассейна Э пот (кВт·ч), если его площадь F км2, а средняя величина прилива Rср м.

Задача №7

Как изменится мощность малой ГЭС, если напор водохранилища Н в засуш­ливый период уменьшится в п раз, а расход воды V сократится на m % ? Потери в гидротехнических сооружениях, водоводах, турбинах и генераторах считать постоян­ными.