Электроэнергетика и теплоэнергетика

Пособие составлено в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования и рабочими программами по дисциплине. Содержит методические указания по выполнению двенадцати лабораторных работ, включающих краткие теоретические сведения темам занятий, задания, планы составления отчёта, контрольные вопросы, литературу.

В учебнике рассматриваются общие положения российской модели энергетического права и кратко характеризуются его основные институты, опосредующие отношения в отдельных секторах энергетики, представленных электроэнергетикой, теплоснабжением, водоснабжением и водоотведением, газо- и нефтеснабжением, энергосбережением, а также отдельные аспекты государственной политики в энергетической отрасли национальной экономики. Учебник подготовлен на базе новейшего российского законодательства, регулирующего отношения в области энергетики, и соответствует Федеральному образовательному стандарту высшего профессионального образования третьего поколения. Учебник сопровождается практикумом, содержащим методические рекомендации по проведению практических занятий и достаточное количество практических ситуаций (задач). Законодательство приведено по состоянию на ноябрь 2014 г.

Изложены как строгие, так и приближенные аналитические методы решения стационарных и нестационарных задач теплопереноса в твердых телах. В большом объеме представлены результаты научно-практического характера в области тепломассообмена, полученные авторами на протяжении нескольких последних лет. Приведены подробные таблицы значений ряда наиболее важных специальных функций Бесселя.

Рассмотрены особенности автономных систем электроснабжения населенных пунктов, потенциал возобновляемых источников энергии в районах Красноярского края и Республики Тыва, а также энергетические характеристики фотоэлектрических и гидроэнергетических установок. Значительное внимание уделено вопросам математического моделирования и рационального построения автономных систем электроснабжения с применением энергокомплексов на основе установок, использующих энергию Солнца и воды. Представлены критерии экономической эффективности внедрения фотоэлектрических и гидроэнергетических установок. На примере поселков Красноярского края и Республики Тыва показаны возможности практического применения подобных систем энергообеспечения.

Пособие соответствует содержанию дисциплин «Теоретические основы электротехники» и «Основы теории цепей» (ТОЭ и ОТЦ). Выгодно отличается от других пособий наличием множества решенных задач и числовых примеров, задач для самостоятельного решения и вопросов для самопроверки знаний. В книгу включены те вопросы, которые имеют общетеоретическое значение для последующих электрорадиотехнических дисциплин

Системно и в полном объеме рассмотрены вопросы экономики и организации энергетического производства, учтены существующие в настоящее время отраслевые положения и современная нормативно-правовая база, регулирующая рыночные отношения в энергетике.

Изложены основные разделы теории тепломассообмена: стационарная и нестационарная теплопроводность, тепломассообмен в капиллярно- пористых телах и при мелкодисперсном распыливании жидкости, конвективный теплообмен в сплошной среде и при изменении агрегатного состояния. Рассмотрены методики определения интенсивности теплоотдачи в нестационарных условиях, неньютоновских жидкостях, акустическом поле и на поверхностях вращающихся тел. Дан расчет рекуперативных теплообменных аппаратов, численного моделирования процессов прогрева многослойных конструкций лучисто-конвективным теплом.

Рассмотрены вопросы применения теории техноценологических исследований в электротехнических системах и комплексах. Раскрыты особенности ранговых исследований для анализа электропотребления бюджетных организаций. Исходя из полученных результатов анализа, разработана методика определения потенциала энергосбережения бюджетных организаций на примере образовательных учреждений Нерюнгринского района Республики Саха (Якутия).

Представлены основные положения энергосберегающих технологий при генерации и распределении электрической энергии. Рассмотрены энергоэффективное оборудование и автоматизированные информационно-измерительные системы учета электрической энергии в системах электроснабжения и электропотребления предприятий. Описано энергетическое оборудование, используемое в нетрадиционной энергетике для выработки электрической энергии.

В пособии рассматриваются основные положения и теоретические вопросы по системам воздухоснабжения, газоснабжения, мазутоснабжения, производственного водоснабжения промышленных предприятий. Даны принципы выбора основного и вспомогательного оборудования. Приведены пути и способы экономии энергетических ресурсов при производстве и распределении сжатого воздуха. Изложены вопросы по обеспечению промышленных предприятий продуктами разделения воздуха.

Дан анализ способов заземления нейтрали электрических сетей систем электроснабжения с учётом исследований, проведённых в последние годы, и тенденций решения этой проблемы. Подробно рассмотрены возможные режимы работы нейтрали в электрических сетях среднего класса напряжений. Приведён пример расчёта перенапряжений при замыкании фазы на землю в сетях с изолированной нейтралью.

Во 2-м издании учебного пособия рассмотрены вопросы термогазодинамического расчета, конструирования и прочностного анализа элементов проточной части центробежных компрессоров; описано термогазодинамическое проектирование проточной части с применением методики расчета через безразмерные параметры; приведены примеры выполнения термогазодинамических и прочностных расчетов.

Учебное пособие посвящено методам и средствам теплового контроля как одной из областей методов и средств неразрушающего контроля в промышленности. Даны рекомендации по проектированию и применению контактных термометров, а также пирометрических и тепловизионных приборов.

Учебное пособие содержит теоретические сведения по курсу «Теплообмен». Приведены задачи по основным темам. Типовые задачи снабжены решениями.

Рассмотрены основные положения теории теплообмена излучением, включающие основные понятия и определения, законы теплового излучения, вопросы теплообмена излучением между твердыми телами, разделенными прозрачной средой, теплообмена излучением в поглощающих и излучающих средах. Приведены вопросы и задачи для самостоятельной работы, текущего контроля усвоения материала, а также биографические сведения о выдающихся ученых, внесших значительный вклад в развитие теории и практики теплообмена излучением.

В данном пособии рассматриваются позисторы на основе полупроводникового поликристаллического титаната бария (BaTiO3), в котором эффект ПТКС выражен наиболее ярко.

Содержатся основные положения теории электрических цепей, основы промышленной электроники, электрических измерений, электроснабжения строительных площадок. Дано описание электромагнитных устройств и электрических машин. Приведены сведения об электроприводе, электрооборудовании и электротехнологиях в строительстве, системах электроснабжения. Рассмотрены примеры математического моделирования и синтеза САУ электроприводами, способы и системы их управления.

Основным направлением практикума является разъяснение физической сущности видов теплообмена, ознакомление студентов с методикой экспериментальных исследований, а также усвоение и закрепление теоретического материала по важнейшим разделам и отдельным вопросам курса. Сформулированы цели и содержание исследований, даны теоретические обоснования практических заданий, приведены описания экспериментальных установок и стендов, указания по технике безопасности, изложена методика проведения экспериментов и обработки полученных данных, содержание отчета и его форма, даны контрольные вопросы и задачи для подготовки к защите работ.

Учебное пособие предназначено для студентов 1 курса дневной формы обучения по направлениям подготовки бакалавров: 10.03.01 «Информационная безопасность», 11.03.01 «Радиотехника», 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», 12.03.03 «Фотоника и оптоинформатика» и специалистов: 10.05.02 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем», а также для студентов 1 и 1у курса заочной формы обучения направления 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи». Учебное пособие служит практическим руководством для выполнения графических работ по теме: Электрические схемы в рамках дисциплины Инженерная и компьютерная графика, а также для выполнения курсовых проектов и выпускных квалификационных работ.

Учебное пособие «Электростатика. Постоянный электрический ток» содержит теоретическую часть по основам электростатики, теории постоянного электрического тока, кроме этого прилагаются инструкции к выполнению лабораторных работ. Учебное пособие разработано в соответствии с ФГОС ВПО но направлению подготовки бакалавров и магистров бакалавров и магистров 02.03.03 - «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем», 09.03.01 - «Информатика и вычислительная техника», 09.03.02 - «Информационные системы и технологии» , 09.03.03 - «Прикладная информатика» , 09.03.04 - «Программная инженерия» , 10.03.01 - «Информационная безопасность» , 11.03.01 - «Радиотехника» , 11.03.02 - «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», 27.03.04 - «Управление в технических системах», 27.03.05 - «Инноватика», 12.03.03 - «Фотоника и оптоинформатика», 11.05.01 - Радиоэлектронные системы и комплексы, 10.05.02 -Информационная безопасность телекоммуникационных систем.

В монографии осуществлен анализ переходных режимов систем электроснабжения крупных промышленных предприятий, вызванных аварийными событиями и резкопеременными нагрузками. Оценка влияния переходных режимов на системы электроснабжения и оборудование производилась путем обработки данных экспериментальных исследований методами математической статистики.

В пособии представлены методические материалы для работы над курсовым проектом по дисциплине «Переходные процессы в системах электроснабжения» необходимые для приобретения навыков расчета переходных режимов и анализа устойчивости систем электроснабжения крупных промышленных предприятий. В учебном пособии приведена программа изучения дисциплины, а также вопросы для самостоятельного контроля и подготовки к экзамену. Даны справочные материалы по дисциплине и задание для курсового проекта, содержащее варианты, базирующиеся на 6 схемах в 60 расчетных комбинациях каждая, отражающие все способы выдачи мощности внутризаводской станцией.

В настоящем учебном пособии сделаны акценты методического характера на рассмотрении деталей и принципиальных моментов, возникающих при изучении основных понятий и соотношений технической термодинамики, понимание которых необходимо для правильного их использования в инженерной деятельности теплоэнергетика. При обосновании модели одномерной поточной системы, в том числе для течений Пуазейля и Куэтта, используется материал из курса гидрогазодинамики. Это позволяет продемонстрировать тесную связь между разными разделами теоретических основ теплотехники, описывающими процессы, протекающие в оборудовании энергоустановок. Рассмотрено применение основных соотношений технической термодинамики для различных видов энергоустановок и устройств, применяемых в теплотехнике.

В учебном пособии детально изучено поведение системы отопления с элеваторным смешением на нерасчетных режимах работы. Определена точность вычислений, выполняемых с помощью рекомендованных к применению расчетных соотношений для элеваторных узлов при расположении выходного сечения сопла элеватора на входе в цилиндрическую камеру смешения и на расстоянии от нее. Исследование работы системы отопления проведено для различных проектных температурных графиков регулирования тепловых сетей, применяемых на практике. Рассмотрено поведение системы отопления при изменении величины сопротивления регулировочной арматуры, расположенной на линии смешения, до и после системы отопления, перед элеваторным узлом в подающей линии. В зависимости от сопротивления соответствующего регулирующего органа определены коэффициент смешения, температуры теплоносителя на входе и на выходе из системы отопления, расходы сетевой воды и циркуляционного потока, тепловой мощности системы отопления, средней температуры помещений. Исследовано влияние циркуляционного гравитационного напора на работу системы отопления при низких располагаемых напорах перед элеваторным узлом. Приводится оценка параметров системы отопления при существенном снижении температуры прямой сетевой воды. В результате выполненного исследования показано, что поведение системы отопления с элеваторным смешением при изменении сопротивления регулирующей арматуры и приборов отопления является достаточно консервативным. Сопротивление арматуры существенно влияет на величину коэффициента смешения, но эта зависимость значительно слабее для тепловой мощности системы отопления, средней температуры воздуха в помещениях, температур и расходов теплоносителей.

В монографии рассмотрены вопросы, связанные с изучением теплоотдачи и сопротивления в каналах теплообменных и технологических устройств и аппаратов. Приведены сведения о влиянии высоких чисел Прандтля, наличия отложений, двухфазности потоков.

В учебном пособии рассмотрены вопросы, связанные с выводом основных соотношений, определяющих численные значения характеристик гидродинамики и теплообмена в трубах и каналах. Особое внимание уделено вопросам теоретического рассмотрения характеристик потока вблизи ограничивающих его стенок. Приведены представительные данные по исследованию теплообмена и трения при турбулентном течении в трубах и каналах.

В учебном пособии рассмотрены вопросы, связанные с разработкой и применением моделей потенциальных течений в каналах теплообменных и технологических устройств и аппаратов. Приведены фотографии картин течения.

В учебном пособии рассмотрены вопросы интегрирования тепла и энергии с использованием пинч-технологии, которая зарекомендовала себя как одна из наиболее эффективных концепций энергосбережения в перерабатывающей промышленности.

В учебном пособии рассмотрены вопросы, связанные с применением шаровых укладок в теплообменных и технологических устройствах и аппаратах. Особое внимание уделено анализу влияния на гидродинамику и теплообмен геометрических параметров шаровых укладок, как регулярных, так и случайных. На основании проведенных экспериментальных исследований и анализа данных других авторов предложены зависимости для учета воздействия дополнительных факторов: числа рядов в укладке; ограждающих проницаемых поверхностей; градиента потока и температурного фактора.

Загрязнение поверхностей и коррозия являются наиболее серьезными проблемами для разработчиков и предприятий, эксплуатирующих промышленное оборудование, в частности, теплообменники. В настоящей работе изучено влияние свойств поверхности (шероховатости и свободной энергии) на формирование кристаллических, биологических и парафиновых отложений, а также на процесс коррозии.

В учебном пособии рассматриваются вопросы, связанные с применением результатов визуализации течений оптически активной жидкости в каналах теплообменных и технологических устройств и аппаратов.

В учебном пособии рассматриваются особенности построения систем электропривода постоянного тока, их статические электромеханические и механические характеристики в двигательном режиме и при торможении, анализируются способы регулирования скорости электроприводов, выполненных на базе двигателя постоянного тока независимого, последовательного и смешанного возбуждения.

Организационно-экономическая оценка деятельности энергослужб является заключительным этапом комплексной оценки технических средств и систем электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства. Ей предшествует проведение технической, технологической, эргономической и экологической оценок. Учебное пособие посвящено рассмотрению организационно экономических вопросов, связанных с деятельностью энергослужб. В пособии рассмотрены вопросы, связанные с теоретическими основами организации и управления деятельности энергослужб, организационно-экономическими основами уровня электрификации и деятельности энергетической службы, определения экономической эффективности от внедрения энергоэффективных мероприятий. Полученные в ходе курсовой работы компетенции и навыки используются для выполнения выпускной квалификационной работы бакалавра. Учебное пособие рассмотрено и утверждено на заседании кафедры «Электроснабжение», протокол № 10 от 14 ноября 2016 года, на заседании методической комиссии факультета агротехники и энергообеспечения, протокол № 4 от 23 декабря 2016 года, на заседании ученого совета факультета агротехники и энергообеспечения, протокол № 8 от 25 января 2017 года, рекомендовано к изданию на заседании методического совета ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, протокол № 2 от 5 марта 2017 года.

В пособии рассмотрены вопросы, касающиеся линейных и нелинейных электрических цепей постоянного и переменного токов, магнитных цепей, электрических машин, их устройства, характеристик и режимов работы; вопросы, касающиеся методов их анализа и расчета. Приводятся исследования устройства, схем, характеристик и принципов работы отдельных элементов электроники и электронных устройств в целом.

Описаны процессы, происходящие при преобразовании электрической энергии в другие виды энергии, используемые в технологиях сельскохозяйственного производства. Представлены виды электронагрева: элементный, электродный, электродуговой, индукционный, диэлектический, термоэлектрический. Рассмотрены вопросы светолучевой и электрофизической обработки материалов в условиях сельскохозяйственного производства.

В данном учебном пособии рассматриваются вопросы, касающиеся систематизированного описания СШПС и их классификации. Выполнен анализ нескольких основных типов последовательностей СШПС.

Содержит теоретический материал, необходимый для проведения практических и лабораторных работ по дисциплине «Электропривод». Изложены основные положения электропривода, подробно рассмотрены структурные схемы, классификация электропривода и его переходные процессы электропривода.

Содержит теоретический материал, необходимый для проведения практических и лабораторных работ по дисциплине «Электромеханические системы в теплоэнергетике». Изложены основные положения электромеханических систем в теплоэнергетике.

Пособие составлено в соответствии с ФГОС ВО, учебным планом и программой дисциплины. Содержит последовательно изложенные основные данные из теории электрических машин, необходимые для предварительного освоения курса, контрольные вопросы для самоподготовки, задачи для контрольной работы, литературу

В пособии даны теоретические и справочные материалы по расчету рабочих циклов механизмов и систем двигателей внутреннего сгорания, изложены примеры теплового расчета рабочего цикла ДВС, расчеты механизмов и систем автотракторных двигателей. Составлено на основании требований ФГОС ВО и предназначено для студентов очной и заочной форм обучения направления подготовки 13.03.03 Энергетическое машиностроение.

В доступной и краткой форме изложены основы процессов теплопередачи и массообмена. Приведено математическое описание процесса конвективного теплообмена на основе применения известных физических законов сохранения: энергии, количества движения, массы и граничных условий стенка-жидкость. Запись этой системы дифференциальных уравнений в относительных величинах позволила сформулировать основные положения теории подобия как метода расчета сложных процессов, которые нельзя строго рассчитать аналитическим путем.

Практикум составлен в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и программой дисциплины и представляет собой лабораторный практикум. Содержит теоретический и практический материал, а также методические указания по выполнению лабораторных работ, указания по технике безопасности, контрольные вопросы, литературу. Предназначен для студентов специальности 10.05.03 (090303.65) - Информационная безопасность автоматизированных систем

Пособие составлено в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования, рабочим учебным планом и рабочей программой дисциплины и представляет собой лабораторный практикум. Состоит из девяти лабораторных работ, содержащих краткие теоретические сведения по темам, методические указания по их выполнению, планы составления отчета, контрольные вопросы, литературу. Предназначено для студентов направления подготовки 13.03.02 (140400.62) – Электроэнергетика и электротехника

Составлено в соответствии с требованиями Федерального государственного стандарта высшего профессионального образования, рабочим учебным планом и программой дисциплины «Электроэнергетика и электротехника» для студентов направления подготовки 13.03.02 – Электроэнергетика и электротехника

Приведены основные теоретические положения, на основании которых проводится расчет и анализ четырехполюсников и фильтров. Даны примеры расчетов пассивных и активных симметричных и несимметричных четырехполюсников, фильтров низких и высоких частот, полосовых и заграждающих фильтров; задачи для самостоятельного решения.

Детально рассмотрена возможность использования программы моделирования динамических систем Simulink, которая входит в пакет прикладных программ MATLAB, для проведения лабораторных и практических работ по электротехнике. В разделах 1–8 рассмотрены цепи постоянного тока, однофазного и трехфазного переменного тока, основы теории четырехполюсников (в том числе длинные линии), цепи с нелинейными элементами (диодами и транзисторами), переходные процессы. В разделе 9 приведен пример моделирования узла системы электроснабжения с компенсатором реактивной мощности, а в разделе 10 – модель полупроводникового преобразователя на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем.

В пособии рассмотрены вопросы, касающиеся линейных электрических цепей постоянного, синусоидального однофазного и трехфазного токов, индуктивно-связанных цепей, их структуры, свойств и режимов работы. Вопросы, касающиеся методов их расчета, а также методов преобразования структуры электрических цепей. Исследования характеристик и режимов работы четырехполюсников, и цепей трехфазного тока, а также переходных процессов, возникающих в линейных электрических цепях.

Практикум разработан в соответствии с рабочими программами по дисциплинам «Теоретические основы теплотехники», «Топливо и теория горения» и «Котельные установки и парогенераторы» для теоретического изучения особенностей расчета теплообменных поверхностей котельных установок. Содержит краткие сведения по проведению теплового и конструктивного расчета конвективных поверхностей с учетом геометрических особенностей, примеры расчета и задания к выполнению практических работ.

Рассмотрены способы рекуперации тепловых потерь мобильной компрессорной установки. Представлены возможные структурные схемы мобильных компрессорных установок с системой рекуперации тепловых потерь. Для каждого из рассмотренных вариантов выполнен термодинамический анализ энергетической эффективности; установлена её зависимость от основных режимных факторов, влияющих на работу установки. Приведены примеры решения задач и даны задачи для самостоятельного расчёта различных систем рекуперации тепловых потерь мобильной компрессорной установки.

Практикум разработан в соответствии с рабочими программами по дисциплинам «Теоретические основы теплотехники», «Топливо и теория горения» и «Котельные установки и парогенераторы» для теоретического изучения особенностей расчета теплообменных поверхностей котельных установок. Содержит краткие сведения по проведению теплового и конструктивного расчета конвективных поверхностей с учетом геометрических особенностей, примеры расчета и задания к выполнению практических работ.