Теоретические основы нетрадиционной и возобновляемой энергетики (гидроэнергетика): Контрольные задания и методические указания к их выполнению

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агенство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Теоретические основы нетрадиционной и возобновляемой энергетики (гидроэнергетика)

Контрольные задания и методические указания к их выполнению для дневного и заочного отделения IV-V курсов факультета энергетики по специальности 140202 – Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии

Новосибирск

2007

Составил                                              д.т.н., профессор Секретарев Ю.А.

                                                   к.т.н., доцент Чекалина Т.В.

Рецензент                                     к.т.н., доцент Шальнев В.Г.

Работа подготовлена кафедрой Систем электроснабжения предприятий.
1. Принципы (особенности) построения курса

Основной целью данного курса является подготовка студентов к профессиональной деятельности по специальности 140202.

Объектом изучения являются ГЭС как совокупность сооружений и оборудования,  в частности вопросы конструкции отдельных сооружений и оборудования, материалы, из которых возводятся сооружения или изготовляется оборудование, условия их надежности, устойчивость и механическая прочность и все другие свойства.

Ядро курса составляет исследование энергетических и гидравлических характеристик и сооружений ГЭС и тех общих условий, от которых зависит выполнение каждым отдельным элементом его задач как составной части ГЭС, а также изучение экономической эффективности работы ГЭС.

Данный курс базируется и имеет связи со следующими дисциплинами: режимы использования установок нетрадиционной и возобновляемой энергетики, проектирование и эксплуатация установок нетрадиционной и возобновляемой энергетики и режимы электроэнергетических систем.

Курс состоит из лекционного цикла,  практических занятий и лабораторных работ. Последние служат для углубленного исследования энергетических и гидравлических характеристик и сооружений ГЭС.

Оценка знаний студентов осуществляется в течение семестра при индивидуальной защите каждого практического задания и при проведении экзамена по лекционному и практическому материалу данного курса.

2. Цели изучения дисциплины.

2.1. Студенты будут иметь представление:

- об определении потенциальных энергетических ресурсов рек;

- о построении характеристик русловой и деривационной ГЭС;

- о построении энергетических характеристик агрегатов и ГЭС;

- о методах водноэнергетического регулирования ГЭС;

- об определении оптимальной глубины сработки водохранилища графическим методом;

- о табличном способе водноэнергетических расчетов;

- о диспетчерском регулировании ГЭС.

2.2. Студенты будут знать:

-  основные схемы использования гидроресурсов;

-  энергетические характеристики ГЭС;

-  об участии ГЭС в энергетическом балансе системы;

-  о задачах и видах регулирования ГЭС.

2.3. Студенты будут уметь:

-  строить энергетические характеристики ГЭС;

-  определять оптимальную глубину сработки водохранилища графическим методом.

3. Вводимые понятия:

-  энергетические характеристики сооружений ГЭС;

-  гидравлические характеристики сооружений ГЭС;

-  экономическая эффективность работы ГЭС;

-  устойчивость сооружений;

-  надежность сооружений.

Задание №1

Определение потенциальных ресурсов рек

(2 часа)

Цель:

1.  Рассчитать энергию и мощность на участках реки.

2.  Построить кадастровые графики:

Z=f(L), Q=f(L), N_уд=f(L), N∑=f(L) и Э∑= f(L)

3.  Определить оптимальный створ для строительства ГЭС.

Исходные данные:

Указания к выполнению

Мощность и энергия естественных, свободно текущих рек называются их потенциальными энергетическими ресурсами.

Определение величины потенциальных энергетических ресурсов рек может быть сделано следующим образом. Выделим участок реки, заключенный между двумя створами 1 и 2, как это показано на рис. 1. Пусть через вернее сечение 1 в течение некоторого промежутка времени T протекает некоторое количество воды, измеряемое объемом W.

Рис.1

Разность двух полученных нами величин представляет собой то количество энергии, которое расходует река при продвижении объема воды, равного W, от верхнего створа 1 до нижнего створа 2.

Разность высотных отметок поверхности воды в створе 1 и 2 есть падение реки на рассматриваемом нами участке

                                                                                                      (1.1)  

С учетом сделанных допущений и учитывая объемный вес воды , кг/м²  

                                                                          ^,  (кгм)                                       (1.2)

Это уравнение с некоторым приближением является вполне допустимым для практических целей и определяет ту энергию, которую расходует река на участке от створа 1 до створа 2 за время T.

Потенциальная мощность реки есть энергия, производимая в течение единицы времени (1 сек):

                                   (кгм/сек)                           (1.3)

Здесь Q – расход воды в реке, м³/ сек.