Преобразователи энергии (200,00 руб.)

Стр.2

Стр.126

Стр.127

УДК 621.314(075.8) В 393 Рецензенты: канд. техн. наук, доцент М.А. Купарев, канд. техн. наук, доцент О.К. Григорьева по дисциплине «Физические основы преобразования энергии» для магистрантов ФЭН по направлению 13.04.02 – Электроэнергетика и электротехника Работа подготовлена кафедрой электрических станций В 393 Ветров В.И. Преобразователи энергии: учебное пособие / В.И. Ветров, А.В. Белоглазов. – Новосибирск Изд-во НГТУ, 2019. – 128 с. ISBN 978-5-7782-3867-1 Для развития всех сфер экономики необходимы электрическая энергия и тепловая энергия. Преобразователи энергии являются базовыми элементами в процессе производства определенного типа энергии или, другими словами, в процессе преобразования одного типа энергии в другой. В настоящем учебном пособии рассмотрены различные типы преобразователей энергии. Многообразие преобразователей связано с тем, что не всегда нужна энергия в том виде, в котором она есть в природе. Химическая энергия, запасенная в топливе, энергия падения воды, солнечная, ветровая, ядерная и другие виды энергии последовательно преобразовываются в тепловую, механическую и электрическую энергию. Описаны принципы действия как традиционных преобразователей энергии, так и наиболее перспективных. Пособие предназначено для студентов и магистрантов при изучении дисциплины «Физические основы преобразования энергии», а также может быть полезно при выполнении научно-исследовательских работ. УДК 621.314(075.8) ISBN 978-5-7782-3867-1 2 © Ветров В.И., Белоглазов А.В., 2019 © Новосибирский государственный технический университет, 2019

Стр.2

ОГЛАВЛЕНИЕ Список сокращений и условных обозначений ..................................................... 3 Введение ................................................................................................................... 4 1. Источники и способы освобождения энергии ............................................. 7 2. Непосредственное превращение химической энергии в электрическую ............................................................................................... 10 2.1. Классификация химических электрогенераторов .................................... 10 2.2. Принцип действия и термодинамический КПД топливных элементов ....................................................................................................... 11 2.3. В поисках подходящего топлива ................................................................ 21 2.4. Конструкции топливных элементов .......................................................... 25 2.4.1. Водород-кислородный элемент ............................................................ 25 2.4.2. Угольный топливный элемент .............................................................. 29 2.5. Энергетические характеристики топливных элементов .......................... 30 3. Непосредственное превращение тепловой энергии в электрическую и механическую ............................................................................................... 36 3.1. Принцип действия преобразователей ........................................................ 36 3.2. Физические явления в ТЭГ ......................................................................... 38 3.3. Термоэмиссионные преобразователи (ТЭП) ............................................ 40 3.3.1. Принцип действия .................................................................................. 40 3.3.2. Описание физики явления ..................................................................... 41 3.3.3. Основная классификация ТЭП ............................................................. 44 3.4. Магнитогидродинамические электрогенераторы (МГДГ) ...................... 47 3.4.1. Общая характеристика МГДГ ............................................................... 47 3.4.2. Принцип действия основных МГДГ .................................................... 53 3.4.3. Характеристики рабочего тела ............................................................. 54 3.4.4. МГДГ на продуктах сгорания ............................................................... 62 4. Непосредственное превращение солнечной энергии в электрическую ................................................................................................... 67 4.1. Общие сведения ........................................................................................... 67 126

Стр.126

4.2. Принцип действия и классификация преобразователей ........................... 67 4.2.1. Элементы зонной теории твердых тел ................................................. 69 4.3. Солнечные электрогенераторы ................................................................... 75 4.4. Солнечные батареи (СБ) .............................................................................. 77 4.5. Конструкция фотоэлементов ...................................................................... 79 4.6. КПД преобразователей солнечной энергии ............................................... 80 4.7. Преобразователи тепловой энергии солнечного излучения ................... 83 4.7.1. Низкопотенциальные и высокопотенциальные концентраторы солнечного излучения ................................................. 84 4.8. Каскадные солнечные элементы ................................................................ 89 5. Энергия ветра ................................................................................................... 92 5.1. Общие сведения ........................................................................................... 92 5.2. Определение мощности воздушного потока ............................................. 95 6. Ядерная энергия ............................................................................................... 97 6.1. Общие сведения ........................................................................................... 97 6.2. Преобразование ядерной энергии в электрическую .............................. 100 6.2.1. Реакции, протекающие при работе ядерных преобразователей ..... 100 6.2.2. Устройство ядерного преобразователя .............................................. 102 6.2.3. Ядерный преобразователь в схеме атомной электростанции .......... 104 6.3. Радиационная и ядерная безопасность ..................................................... 107 7. Термоядерная энергия .................................................................................. 109 7.1. Общие сведения ......................................................................................... 109 7.2. Преобразование термоядерной энергии в электрическую ..................... 111 7.2.1. Физические основы управляемого термоядерного синтеза ............ 111 7.2.2. Топливный цикл термоядерного реактора ......................................... 113 7.2.3. Системы для удержания плазмы ........................................................ 115 7.2.4. Современные разработки в области термоядерного синтеза .......... 117 7.3. Вопросы радиационной безопасности термоядерных реакторов ......... 119 8. Немного о других преобразователях энергии .......................................... 121 Библиографический список ................................................................................ 124 127

Стр.127