Лого-КлГТУ

Решение задач по АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ КлГТУ

Методические указания по выполнению работы г. Калининград

УСЛОВИЯ ЗАДАЧ 1 - 7

ЗАДАЧА № 1

На солнечной электростанции башенного типа установлено п гелиостатов, каждый из которых имеет поверхность F_г м². Гелиостаты отражают солнечные лучи на приемник, на поверхности которого зарегистрирована максимальная энергетическая освещенность Н_пр = 2,5 МВт/м^г. Коэффициент отражения гелиостата R_г = 0,8. коэффициент поглощения приемника А_пр = 0,95. Максимальная облученность зеркала гелиостата H_г = 600 Вт/м^г. Определить площадь поверхности приемника F_пр и тепловые потери в нем, вызванные излучением и конвекцией, если рабочая температура теплоносителя составляет t °С. Степень черноты приемника е_пр = 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) = ΔT и работающей по циклу Ренкина, вдвое меньше термического КПД установки, работающей по циклу Карно, η_t^k. 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 С_p = 4,2·10³ Дж/(кг-К).

ЗАДАЧА № 3

Определить начальную температуру t₂ и количество геотермальной энергии Е_o (Дж) водоносного пласта толщиной h км при глубине залегания z км, если заданы характеристики породы пласта: плотность р_гр = 2700 кг/м³; пористость а = 5 %; удельная теплоемкость С_гр = 840 Дж/(кг·К). Температурный градиент (dT/dz) в °С/км выбрать по таблице вариантов задания. Среднюю температуру поверхности t_o принять равной 10 °С. Удельная теплоемкость воды С_в = 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 τ_o(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 V_б и суточный выход биогаза V_г 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 ν_г = 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/м^г. Теплота сгорания метана при нормальных физических условиях Q_н^р = 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 R_ср 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.

ГОТОВЫЕ ВАРИАНТЫ (1-30)

Цена Варианта - 500 руб.

Вариант 01

Задача 1: n = 243; F_г = 64 м²; t = 520 °С.
Задача 2: N = 10 МВт; t₁ = 30 °C; t₂ = 4 °С.
Задача 3: h = 0б6 км; z = 2,5 км; (dT/dz) = 75 °C/км.
Задача 4: n = 26; η = 0,7; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,56 ГДж; t₁ = 52 °C; t₂ = 31 °С.
Задача 6: F = 400 км²; R_ср = 8 м.
Задача 7: n = 3; m = 30.
Решение Варианта 01

Задача 1: n = 253; F_г = 61 м²; t = 680 °С.
Задача 2: N = 9 МВт; t₁ = 30 °C; t₂ = 5 °С.
Задача 3: h = 0,7 км; z = 3 км; (dT/dz) = 70 °C/км.
Задача 4: n = 24; η = 0,69; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,58 ГДж; t₁ = 50 °C; t₂ = 30 °С.
Задача 6: F = 700 км²; R_ср = 7,5 м.
Задача 7: n = 2; m = 50.
Решение Варианта 02

Задача 1: n = 263; F_г = 58 м²; t = 660 °С.
Задача 2: N = 8 МВт; t₁ = 28 °C; t₂ = 4 °С.
Задача 3: h = 0,8 км; z = 3,5 км; (dT/dz) = 65 °C/км.
Задача 4: n = 22; η = 0,68; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,6ГДж; t₁ = 54 °C; t₂ = 29 °С.
Задача 6: F = 1000 км²; R_ср = 7,2 м.
Задача 7: n = 1,2; m = 20.
Решение Варианта 03

Задача 1: n = 273; F_г = 55 м²; t = 640 °С.
Задача 2: N = 7 МВт; t₁ = 28 °C; t₂ = 5 °С.
Задача 3: h = 0,9 км; z = 4 км; (dT/dz) = 60 °C/км.
Задача 4: n = 20; η = 0,67; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,62 ГДж; t₁ = 50 °C; t₂ = 28 °С.
Задача 6: F = 1500 км²; R_ср = 7 м.
Задача 7: n = 1,5; m = 30.
Решение Варианта 04

Задача 1: n = 283; F_г = 52 м²; t = 620 °С.
Задача 2: N = 6 МВт; t₁ = 26 °C; t₂ = 4 °С.
Задача 3: h = 1 км; z = 3,5 км; (dT/dz) = 55 °C/км.
Задача 4: n = 18; η = 0,66; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,64 ГДж; t₁ = 52 °C; t₂ = 27 °С.
Задача 6: F = 2000 км²; R_ср = 6,8 м.
Задача 7: n = 3; m = 50.
Решение Варианта 05

Задача 1: n = 293; F_г = 49 м²; t = 580 °С.
Задача 2: N = 5 МВт; t₁ = 26 °C; t₂ = 5 °С.
Задача 3: h = 0,9 км; z = 3 км; (dT/dz) = 50 °C/км.
Задача 4: n = 16; η = 0,66; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,56 ГДж; t₁ = 54 °C; t₂ = 31 °С.
Задача 6: F = 2200 км²; R_ср = 6,5 м.
Задача 7: n = 2; m = 30.
Решение Варианта 06

Задача 1: n = 303; F_г = 46 м²; t = 560 °С.
Задача 2: N = 4 МВт; t₁ = 24 °C; t₂ = 4 °С.
Задача 3: h = 0,8 км; z = 2,5 км; (dT/dz) = 45 °C/км.
Задача 4: n = 14; η = 0,64; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,64 ГДж; t₁ = 52 °C; t₂ = 30 °С.
Задача 6: F = 2500 км²; R_ср = 6 м.
Задача 7: n = 1,2; m = 10.
Решение Варианта 07

Задача 1: n = 313; F_г = 43 м²; t = 540 °С.
Задача 2: N = 3 МВт; t₁ = 23 °C; t₂ = 5 °С.
Задача 3: h = 0,7 км; z = 4 км; (dT/dz) = 40 °C/км.
Задача 4: n = 12; η = 0,62; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,62 ГДж; t₁ = 50 °C; t₂ = 29 °С.
Задача 6: F = 3000 км²; R_ср = 5,4 м.
Задача 7: n = 1,5; m = 20.
Решение Варианта 08

Задача 1: n = 323; F_г = 40 м²; t = 520 °С.
Задача 2: N = 2 МВт; t₁ = 21 °C; t₂ = 4 °С.
Задача 3: h = 0,6 км; z = 3,5 км; (dT/dz) = 35 °C/км.
Задача 4: n = 10; η = 0,6; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,6 ГДж; t₁ = 52 °C; t₂ = 28 °С.
Задача 6: F = 3500 км²; R_ср = 5,2 м.
Задача 7: n = 3; m = 40.
Решение Варианта 09

Задача 1: n = 333; F_г = 37 м²; t = 600 °С.
Задача 2: N = 1 МВт; t₁ = 20 °C; t₂ = 5 °С.
Задача 3: h = 0,5 км; z = 3 км; (dT/dz) = 30 °C/км.
Задача 4: n = 8; η = 0,6; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,58 ГДж; t₁ = 50 °C; t₂ = 27 °С.
Задача 6: F = 4000 км²; R_ср = 5 м.
Задача 7: n = 2; m = 20.
Решение Варианта 10

Задача 1: n = 335; F_г = 45 м²; t = 560 °С.
Задача 2: N = 7 МВт; t₁ = 20 °C; t₂ = 5 °С.
Задача 3: h = 0,7 км; z = 2 км; (dT/dz) = 40 °C/км.
Задача 4: n = 32; η = 0,66; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,56 ГДж; t₁ = 50 °C; t₂ = 28 °С.
Задача 6: F = 400 км²; R_ср = 5 м.
Задача 7: n = 1,5; m = 40.
Решение Варианта 11

Задача 1: n = 233; F_г = 60 м²; t = 700 °С.
Задача 2: N = 3 МВт; t₁ = 30 °C; t₂ = 4 °С.
Задача 3: h = 0,6 км; z = 2,5 км; (dT/dz) = 50 °C/км.
Задача 4: n = 6; η = 0,66; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,54 ГДж; t₁ = 52 °C; t₂ = 31 °С.
Задача 6: F = 3400 км²; R_ср = 5,2 м.
Задача 7: n = 1,2; m = 30.
Решение Варианта 12

Задача 1: n = 220; F_г = 45 м²; t = 560 °С.
Задача 2: N = 4 МВт; t₁ = 26 °C; t₂ = 5 °С.
Задача 3: h = 0,7 км; z = 3,5 км; (dT/dz) = 45 °C/км.
Задача 4: n = 4; η = 0,66; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,56 ГДж; t₁ = 50 °C; t₂ = 30 °С.
Задача 6: F = 3800 км²; R_ср = 5,4 м.
Задача 7: n = 1,5; m = 40.
Решение Варианта 13

Задача 1: n = 230; F_г = 58 м²; t = 540 °С.
Задача 2: N = 5 МВт; t₁ = 26 °C; t₂ = 4 °С.
Задача 3: h = 0,8 км; z = 4 км; (dT/dz) = 70 °C/км.
Задача 4: n = 32; η = 0,7; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,58 ГДж; t₁ = 54 °C; t₂ = 29 °С.
Задача 6: F = 2700 км²; R_ср = 6 м.
Задача 7: n = 3; m = 50.
Решение Варианта 14

Задача 1: n = 240; F_г = 64 м²; t = 520 °С.
Задача 2: N = 6 МВт; t₁ = 24 °C; t₂ = 5 °С.
Задача 3: h = 0,9 км; z = 4,5 км; (dT/dz) = 75 °C/км.
Задача 4: n = 30; η = 0,69; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,6 ГДж; t₁ = 52 °C; t₂ = 28 °С.
Задача 6: F = 2100 км²; R_ср = 6,5 м.
Задача 7: n = 2; m = 20.
Решение Варианта 15

Задача 1: n = 250; F_г = 55 м²; t = 600 °С.
Задача 2: N = 7 МВт; t₁ = 23 °C; t₂ = 4 °С.
Задача 3: h = 1 км; z = 3 км; (dT/dz) = 30 °C/км.
Задача 4: n = 26; η = 0,68; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,62 ГДж; t₁ = 50 °C; t₂ = 27 °С.
Задача 6: F = 1100 км²; R_ср = 6,8 м.
Задача 7: n = 1,2; m = 20.
Решение Варианта 16

Задача 1: n = 260; F_г = 47 м²; t = 640 °С.
Задача 2: N = 8 МВт; t₁ = 21 °C; t₂ = 5 °С.
Задача 3: h = 0,5 км; z = 2 км; (dT/dz) = 55 °C/км.
Задача 4: n = 24; η = 0,64; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,64 ГДж; t₁ = 54 °C; t₂ = 31 °С.
Задача 6: F = 3100 км²; R_ср = 7 м.
Задача 7: n = 1,5; m = 30.
Решение Варианта 17

Задача 1: n = 270; F_г = 25 м²; t = 660 °С.
Задача 2: N = 9 МВт; t₁ = 20 °C; t₂ = 4 °С.
Задача 3: h = 0,6 км; z = 3,5 км; (dT/dz) = 60 °C/км.
Задача 4: n = 22; η = 0,62; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,56 ГДж; t₁ = 52 °C; t₂ = 30 °С.
Задача 6: F = 3700 км²; R_ср = 7,2 м.
Задача 7: n = 3; m = 50.
Решение Варианта 18

Задача 1: n = 280; F_г = 64 м²; t = 500 °С.
Задача 2: N = 10 МВт; t₁ = 30 °C; t₂ = 4 °С.
Задача 3: h = 0,6 км; z = 2,5 км; (dT/dz) = 75 °C/км.
Задача 4: n = 20; η = 0,7; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,56 ГДж; t₁ = 52 °C; t₂ = 31 °С.
Задача 6: F = 500 км²; R_ср = 8 м.
Задача 7: n = 3; m = 30.
Решение Варианта 19

Задача 1: n = 290; F_г = 61 м²; t = 520 °С.
Задача 2: N = 1 МВт; t₁ = 30 °C; t₂ = 5 °С.
Задача 3: h = 0,7 км; z = 3 км; (dT/dz) = 70 °C/км.
Задача 4: n = 18; η = 0,7; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,58 ГДж; t₁ = 50 °C; t₂ = 30 °С.
Задача 6: F = 600 км²; R_ср = 7,5 м.
Задача 7: n = 2; m = 40.
Решение Варианта 20

Задача 1: n = 300; F_г = 58 м²; t = 620 °С.
Задача 2: N = 2 МВт; t₁ = 28 °C; t₂ = 4 °С.
Задача 3: h = 0,8 км; z = 3,5 км; (dT/dz) = 65 °C/км.
Задача 4: n = 16; η = 0,68; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,6 ГДж; t₁ = 54 °C; t₂ = 29 °С.
Задача 6: F = 900 км²; R_ср = 7,2 м.
Задача 7: n = 1,2; m = 20.
Решение Варианта 21

Задача 1: n = 310; F_г = 55 м²; t = 700 °С.
Задача 2: N = 3 МВт; t₁ = 28 °C; t₂ = 5 °С.
Задача 3: h = 0,9 км; z = 4 км; (dT/dz) = 60 °C/км.
Задача 4: n = 14; η = 0,68; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,62 ГДж; t₁ = 50 °C; t₂ = 28 °С.
Задача 6: F = 1200 км²; R_ср = 7 м.
Задача 7: n = 1,5; m = 30.
Решение Варианта 22

Задача 1: n = 320; F_г = 52 м²; t = 700 °С.
Задача 2: N = 4 МВт; t₁ = 26 °C; t₂ = 4 °С.
Задача 3: h = 1 км; z = 3,5 км; (dT/dz) = 55 °C/км.
Задача 4: n = 12; η = 0,66; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,64 ГДж; t₁ = 52 °C; t₂ = 27 °С.
Задача 6: F = 1400 км²; R_ср = 6,8 м.
Задача 7: n = 3; m = 50.
Решение Варианта 23

Задача 1: n = 330; F_г = 49 м²; t = 580 °С.
Задача 2: N = 5 МВт; t₁ = 26 °C; t₂ = 5 °С.
Задача 3: h = 0,9 км; z = 3 км; (dT/dz) = 50 °C/км.
Задача 4: n = 10; η = 0,66; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,56 ГДж; t₁ = 54 °C; t₂ = 31 °С.
Задача 6: F = 1600 км²; R_ср = 6,5 м.
Задача 7: n = 2; m = 30.
Решение Варианта 24

Задача 1: n = 346; F_г = 46 м²; t = 560 °С.
Задача 2: N = 6 МВт; t₁ = 24 °C; t₂ = 4 °С.
Задача 3: h = 0,8 км; z = 2,5 км; (dT/dz) = 45 °C/км.
Задача 4: n = 8; η = 0,64; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,64 ГДж; t₁ = 52 °C; t₂ = 30 °С.
Задача 6: F = 1800 км²; R_ср = 6 м.
Задача 7: n = 1,2; m = 10.
Решение Варианта 25

Задача 1: n = 343; F_г = 43 м²; t = 540 °С.
Задача 2: N = 7 МВт; t₁ = 23 °C; t₂ = 5 °С.
Задача 3: h = 0,7 км; z = 4 км; (dT/dz) = 40 °C/км.
Задача 4: n = 6; η = 0,62; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,62 ГДж; t₁ = 50 °C; t₂ = 29 °С.
Задача 6: F = 2000 км²; R_ср = 5,4 м.
Задача 7: n = 1,5; m = 20.
Решение Варианта 26

Задача 1: n = 363; F_г = 40 м²; t = 520 °С.
Задача 2: N = 8 МВт; t₁ = 21 °C; t₂ = 4 °С.
Задача 3: h = 0,6 км; z = 3,5 км; (dT/dz) = 35 °C/км.
Задача 4: n = 4; η = 0,61; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,6 ГДж; t₁ = 52 °C; t₂ = 28 °С.
Задача 6: F = 2300 км²; R_ср = 5,2 м.
Задача 7: n = 3; m = 40.
Решение Варианта 27

Задача 1: n = 333; F_г = 37 м²; t = 600 °С.
Задача 2: N = 9 МВт; t₁ = 20 °C; t₂ = 5 °С.
Задача 3: h = 0,5 км; z = 3 км; (dT/dz) = 30 °C/км.
Задача 4: n = 10; η = 0,6; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,58 ГДж; t₁ = 50 °C; t₂ = 27 °С.
Задача 6: F = 2600 км²; R_ср = 5 м.
Задача 7: n = 2; m = 20.
Решение Варианта 28

Задача 1: n = 256; F_г = 55 м²; t = 640 °С.
Задача 2: N = 10 МВт; t₁ = 20 °C; t₂ = 4 °С.
Задача 3: h = 0,9 км; z = 2,5 км; (dT/dz) = 55 °C/км.
Задача 4: n = 6; η = 0,7; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,56 ГДж; t₁ = 52 °C; t₂ = 31 °С.
Задача 6: F = 3600 км²; R_ср = 8 м.
Задача 7: n = 1,2; m = 30.
Решение Варианта 29

Задача 1: n = 248; F_г = 52 м²; t = 660 °С.
Задача 2: N = 12 МВт; t₁ = 25 °C; t₂ = 5 °С.
Задача 3: h = 1 км; z = 3 км; (dT/dz) = 50 °C/км.
Задача 4: n = 8; η = 0,69; τ = 14 сут.
Задача 5: Q = 0,62 ГДж; t₁ = 54 °C; t₂ = 27 °С.
Задача 6: F = 3200 км²; R_ср = 7,5 м.
Задача 7: n = 1,5; m = 20.
Решение Варианта 30