1. Энергоресурсы мира и России
2. Основные направления рационального энерго- и теплоиспользования.
3. Первый закон термодинамики, аналитическое выражение
4. Теплопроводность и теплопередача.
5. Цикл Ренкина, тепловая схема ПТУ.
6. Принципиальная схема одноконтурной ЯЭУ с реактором РБМК и двухконтурной ядерной энергетической установки с реактором ВВЭР.
7. Тепловая схема энергоблока КЭС и ТЭЦ.
8. Электрическая мощность АЭС.
9. Энергия речного водотока.
10. Окружающая среда: состояние и проблемы.
Перечень вопросов для промежуточной аттестации
1. Энергоресурсы России. Системные связи в энергетике.
2. Первый закон термодинамики.
3. Первый закон термодинамики для потока рабочего тела, техническая работа.
4. Второй закон термодинамики.
5. Таблицы и диаграммы водяного пара.
6. Основные процессы и законы переноса теплоты.
7. Конвективный теплообмен; основы теории подобия.
8. Критериальные уравнения; практическое использование.
9. Теплообмен излучением и сложный теплообмен.
10. Уравнение теплопередачи и теплового баланса.
11. Основы теплового расчета теплообменных аппаратов.
12. Цикл Ренкина, тепловая схема паротурбинной установки.
13. Схема и цикл ПТУ с промежуточным перегревом пара.
14. Регенеративный цикл ПТУ.
15. Парогазовый цикл ПТУ.
16. Теплофикационный цикл ТЭС.
17. Циклы ядерных энергетических установок.
18. Тепловая схема энергоблока КЭС и ТЭЦ.
19. Показатели тепловой экономичности КЭС: КПД, удельный расход теплоты и пара, удельный расход условного топлива.
20. Особенности технологической схемы ТЭЦ; теплофикационные турбины.
21. КПД ТЭЦ по выработке теплоты и электроэнергии; коэффициент использования теплоты.
22. Режимы работы ТЭЦ.
23. Тепловые схемы АЭС с реакторами РБМК, ВВЭР, БН.
24. Термический КПД, электрическая мощность АЭС.
25. Схема ГЭС, напор гидротурбины.
26. Энергия и мощность ГЭС.
27. Гидроаккумулирующие станции ГАЭС, режимы работы.
28. Энергетические показатели и режимы работы ГЭС.
29. Работа ГЭС на энергосистему.
30. Окружающая среда: состояние и проблемы.
31. Загрязнение воздушной среды, нарушение газового равновесия.
32. Выбросы ТЭС и котельных в атмосферу.
33. Пути снижения отрицательного влияния энергетики на окружающую среду.
34. Сбросы энергетики в водный бассейн.
35. Тепловые загрязнения водоёмов, использование градирен.
36. Пути снижения сбросов в водяной бассейн.
37. Экология АЭС.
38. Радиоактивные отходы АЭС, тепловое воздействие на водный бассейн.
39. Экология ГЭС.
40. Перспектива развития энергетики на ХХI век.
Задачи
1. В воздухоподогревателе котельной установки воздух нагревается от t1 = 20 ºС до 200 ºС при постоянном давлении р = 105 Па. Определить удельную работу расширения воздуха и расходов теплоты на нагревание 1 кг воздуха, не учитывая зависимости теплоемкости от температуры, найти изменение внутренней энергии.
2. Определить термический КПД цикла теплового двигателя, отведенное тепло Q2, если подводимое в цикле тепло Q1 = 280 кДж, а полезная работа L = 120 кДж.
3. В цикле Карно подвод теплоты происходит при t1 = 1200 ºС. Полезная работа, получаемая в цикле, L = 265 кДж. Определить термический КПД цикла, подведенную и отведенную теплоту и температуру отвода теплоты t2, если рабочее тело – 1 кг воздуха, а относительное изменение объемов в изотермических процессах равно трем.
4. Температура воды, поступающей в котел, tв = 250 ºС, абсолютное давление в котле 10 МПа. Определить теплоту, подводимую в котле для получения 1 кг пара с температурой t = 500 ºС.
5. Пар с начальным давлением р1 = 1 МПа адиабатно расширяется до давления р2 = 0,003 МПа. Определить конечное состояние и полезную работу расширения пара.
6. Определить коэффициент теплопередачи и тепловой поток на 1 м2 при передаче теплоты через стенку от горячего теплоносителя к холодному. Толщина стенки 10 мм, теплопроводность 50 Вт/м·К. Принять: tЖ1 = 200 оС, tЖ2 = 100 оС, α1 =1200 Вт/м2·К, α2 = 700 Вт/м2·К.
7. Определить толщину изоляции из асбеста (λ = 0,2 Вт/м·К), которую нужно наложить на плоскую железную стенку (λ = 50 Вт/м·К) толщиной 12 мм, чтобы теплопотери через нее уменьшились в 2 раза, если коэффициент теплоотдачи с одной стороны стенки α1 = 50 Вт/м2·К, а с другой α2 = l000 Вт/м2·К.
8. Определить поверхность нагрева трубчатого теплообменного аппарата, омываемого дымовыми газами при прямоточном и противоточном движении газов и воздуха в нем. Температуру воздуха, поступающего в теплообменник, принять равной 20 °С. Количество подогреваемого воздуха V0 = 3 м3/сек и коэффициент теплопередачи К = 18 Вт/м2·К. Температура воздуха за теплообменником tB = 200 °C, температура газов на входе в теплообменник t'Г = 520 °C, на выходе из него t"Г = 300 °C.
9. В теплообменнике охлаждается мазут от 270 °С до 70 °С, а сырая нефть при этом нагревается от 20 °С до 150 °С. Определить средний температурный напор в этом теплообменнике, если его запроектировать по схеме противотока. Определить также экономию в поверхности нагрева, которую дает схема противотока по сравнению со схемой прямотока, если в обоих случаях коэффициенты теплопередачи и количество передаваемого тепла одинаковы.
10. Определить часовую потерю теплоты Q через стенку из красного кирпича длиной l = 5 м, высотой h = 4 м и толщиной δ = 250 мм, если температуры на поверхностях стенки поддерживаются t1 = 110 °С и t2 = 40 °C. Коэффициент теплопроводности красного кирпича λ = 0,67 Вт/м·К. Потерями теплоты через торцы стенки можно пренебречь.
11. В машине, вследствие плохой смазки, происходит нагревание 50 кг стали на 40 °С в течение 10 минут. Определить вызванную этим потерю мощности машины. Теплоемкость стали СР = 0,46 кДж/кг·К.
12. Кирпичная стенка имеет высоту 3 м, длину 7 м и толщину 0,5м. Температура одной ее поверхности 20 °С, другой (-20 °С). Коэффициент теплопроводности кирпича 0,7 Вт/м·К. Вычислить расход теплоты через стенку.
13. Из-за недостаточной смазки в двигателе происходит нагревание 80 кг металла на 40 °С в течение 10 мин. Определить потерю мощности двигателя, если теплоемкость металла 0,5 кДж/(кг·К).
14. Масло марки МС поступает в маслоохладитель с температурой 70 °С и охлаждается до температуры 30°С. Температура охлаждающей воды на входе 20 °С. Определить температуру воды на выходе из маслоохладителя, если расходы масла и воды равны соответственно 104 кг/ч и 2,04·104 кг/ч. Потерями теплоты в окружающую среду пренебречь.
15. Определить коэффициент теплопередачи и тепловой поток на 1 м2 при передаче теплоты через стенку от горячего теплоносителя к холодному. Толщина стенки 10 мм, теплопроводность 50 Вт/м·К. Принять: tЖ1 = 80 °С, tЖ2 = 50 °С, α1 = 2400 Вт/м2·К, α2 = 1300 Вт/м2·К.
16. Определить кратность охлаждения для конденсатора паровой турбины, если пар поступает в конденсатор при давлении 3,5 кПа со степенью сухости 0,92. Повышение температуры охлаждающей воды в конденсаторе 9,5 ºС.
17. В цикл паротурбинной установки (ПТУ) начальные параметры пара 1,6 МПа и 400 ºС, давление в конденсаторе 0,11 МПа. Определить термический КПД и работу 1 кг пара.
18. В цикле ПТУ с промежуточным перегревом пара начальные параметры р1 = 0,9 МПа и t1 = 500 ºС. Давление в конденсаторе р2 = 4 кПа. Промежуточный перегрев пара производится при рп.п. = 1 МПа до начальной температуры. Определить термический КПД цикла.
19. Сравнить термические КПД циклов ПТУ с двумя регенеративными подогревателями и без регенерации, если начальные параметры обоих циклов р1 = 3,5 МПа и t1 = 435 ºС, конечное давление р2 = 3,5 кПа. Давление отборов рI = 1 МПа и рII = 0,12 МПа.
20. По условиям предыдущей задачи определить, как изменится полезная работа с регенерацией по сравнению с работой цикла без регенерации.
21. Теплоэлектроцентраль израсходовала ВТЭЦ = 94 · 106 кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания Q 
= 24700 кДж/кг, выработав при этом электроэнергии Эвыр = 61 · 1010 кДж/год и отпустив тепла внешним потребителям Qотп = 4,4 · 1011 кДж/год. Определить КПД ТЭЦ брутто по выработке электроэнергии и тепла, если расход топлива на выработку отпущенного тепла составляет ВQ = 23 · 106 кг/год.
22. Теплоэлектроцентраль израсходовала ВТЭЦ = 72 · 106 кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания Q = 25500 кДж/кг, выработав при этом электроэнергии Эвыр = 48 · 1010 кДж/кг и отпустив тепла внешним потребителям Qотп = 3,1 · 1011 кг/год. Определить КПД ТЭЦ брутто по выработке электроэнергии и тепла, если КПД котельной установки 
.
23. Конденсационная электростанция работает при начальных параметрах пара перед турбинами р1 = 16 МПа, t1 = 610 °С и давлением в конденсаторе рк = 4 · 103 Па. Определить удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж электроэнергии, если КПД котельной установки 
, КПД теплового потока 
= 0,965, относительный внутренний КПД турбины 
= 0,835, механический КПД турбины 
= 0,98 и электрический КПД генератора 
= 0,98.
24. Теплоэлектроцентраль израсходовала ВТЭЦ = 86 · 106 кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания Q = 28300 кДж/кг, выработав при этом электрической энергии Эвыр = 184 · 106 кВт·ч/год. Определить удельные расходы условного топлива на выработку 1 кВт·ч электроэнергии и 1 МДж тепла, если расход топлива на выработку отпущенного тепла ВQ = 21,5 · 106 кг/год и КПД ТЭЦ брутто по выработке тепла 
25. Определить удельные расходы условного топлива на выработку 1 кВт·ч электроэнергии для конденсационной электростанции с двумя турбогенераторами мощностью N= 75 · 103 кВт каждый и с коэффициентом использования установочной мощности kи = 0,65, если станция израсходовала В = 576 · 106 кг/год бурого угля с низшей теплотой сгорания Q = 15200 кДж/кг.
26. Конденсационная станция израсходовала В = 720 · 106 кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания Q = 20500 кДж/кг и выработала электроэнергии Эвыр = 184 · 106 кВт·ч/год, израсходовав при этом на собственные нужды 5 % от выработанной электроэнергии. Определить КПД брутто и КПД нетто станции.
27. Теплоэлектроцентраль израсходовала ВТЭЦ = 92 · 106 кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания Q = 27500 кДж/кг, выработав при этом электроэнергии Эвыр = 64 · 1010 кДж/год и отпустив тепла внешним потребителям Qотп = 4,55 · 1011 кг/год. Определить КПД ТЭЦ брутто и нетто по выработке электроэнергии и тепла, если расход электроэнергии на собственные нужды 6 % от выработанной энергии, КПД котельной установки 
и расход топлива на выработку электроэнергии для собственных нужд Вс.н = 4,5 · 106 кг/год.
28. Конденсационная электростанция работает при начальных параметрах пара перед турбинами р1 = 8,8 МПа, t1 = 535 °С и давлением пара в конденсаторе рк = 4 · 103 Па. Определить, на сколько повысится КПД станции брутто без учета работы питательных насосов с увеличением начальных параметров пара до 
10 МПа и 
оС, если известны КПД котельной установки 
, КПД трубопроводов = 0,97, относительный внутренний КПД турбины = 0,84, механический КПД турбины = 0,98 и электрический КПД генератора = 0,98.
29. Определить КПД ТЭЦ брутто по выработке электроэнергии и тепла, если удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж электроэнергии 
= 0,108 кг/МДж и удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж тепла 
= 0,042 кг/МДж.
30. Теплоэлектроцентраль израсходовала ВТЭЦ = 82 · 106 кг/год бурого угля с низшей теплотой сгорания Q = 15800 кДж/кг, выработав при этом электроэнергии Эвыр = 38 · 1010 кДж/год и отпустив тепла внешним потребителям Qотп = 3,2 · 1011 кг/год. Определить КПД ТЭЦ нетто по отпуску электроэнергии и тепла, если расход электроэнергии на собственные нужды 8 % от выработанной энергии, расход топлива на выработку электроэнергии для собственных нужд Вс.н = 4,6 · 106 кг/год .
