Электроэнергетика и теплоэнергетика 2020

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.

Курс лекций по дисциплине «Металлургическая теплотехника» соответствует федеральному государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по направлению «Металлургия». В курсе лекций представлены и систематизированы материалы, включающие теоретические основы теплотехники, сведения о топливе и его сжигании, об огнеупорных и теплоизоляционных материалах, представлено описание основного оборудования печей и способов теплоутилизации. Достаточно подробно представлены материалы по технологии нагрева металла и составлению теплового баланса работы печей непрерывного и периодического действия.

Изложены основные принципы построения математических моделей в задачах исследования физических процессов, решение задачи расчета установившихся режимов и анализа статической устойчивости электро-энергетических систем, а также задач синтеза и анализа логических схем, практические навыки использования современных методов компьютерного моделирования, в частности в программных системах Mathcad, Microsoft Excel, Electronics Workbench. Подготовлено в соответствии с основной образовательной программой подготовки бакалавра по направлениям 140400 «Электроэнергетика и электротехника» и 110800 «Агроинженерия».

Учебное пособие предназначено для изучения дисциплины «Модели оптимизации развития электроэнергетических систем», кроме того, может быть использовано при изучении отдельных разделов спецкурсов и дисциплины «Электроэнергетические системы и сети». Наряду с изложением традиционных методов решения задач развития ЭЭС в предлагаемом учебном пособии рассмотрены новые подходы, нацеленные на решение задач развития в условиях перехода к рыночной экономике. К ним относятся формирование критериев в задачах управления и развития электроэнергетики с учетом многосубъектности, методы технико-экономических расчетов, модели экологических критериев, многокритериальный анализ в условиях неопределенности и другие.

Кратко описаны математические модели входных воздействий в электрических цепях и физические и математические модели элементов цепей. Подчеркивается связь рассматриваемых моделей элементов с видом входных воздействий и режимами работы цепей.

Дано представление о круговых термодинамических процессах (циклах) и об обратимых и действительных (необратимых) циклах теплоэнергетических установок. Показано, в чем заключается недостаточность анализа эффективности циклов и установок, базирующегося только на 1-м законе термодинамики; описано, в чем состоит анализ эффективности установок, основанный на обоих - 1-м и 2-м - законах термодинамики (эксергетический анализ). Объяснены понятия эксергии и эксергетических потерь. Приведены примеры применения различных методов анализа эффективности: метода коэффициентов полезного действия при анализе теплосиловой установки, а также энтропийного и эксергетического методов во всех разобранных примерах.

Рассматриваются векторно-матричные математические модели трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, получившего широкое распространение в большинстве промышленных установок и технологических комплексов. На основании линейных преобразований с соответствующими матрицами, которые можно интерпретировать как математические операции над вектором или координатной системой, получены дифференциальные и алгебраические уравнения асинхронной машины в различных базисах трехмерного пространства, с помощью которых описывается процесс электромеханического преобразования энергии при симметрии электромагнитных переменных, а также в случае наличия токов нулевой составляющей. Содержание работы иллюстрируется большим количеством рисунков, а также рядом практических приложений, которые облегчают изучение излагаемого материала.

В учебном пособии изложены методологические основы моделирования объектов и процессов при решении задач электроэнергетики. Рассматриваются три уровня представления математических моделей: микро- макро- и метауровень. Приводятся примеры моделирования основных объектов электроэнергетических систем в задачах, связанных с анализом установившихся режимов электрических сетей. Дано описание подходов к прогнозированию электропотребления и нагрузки энергосистем с использованием различных моделей. Приводятся методы построения математических моделей, выбора их структуры и вычисления параметров моделей. Примеры использования и исследования математических моделей даны в системе Mathcad.

Настоящая методика предназначена для практического использования при выполнении курсовых проектов по паровым котлам студентами как дневного, так и заочного отделений, обучающимися по специальностям «Тепловые электрические станции» и «Энергетика промышленных предприятий». Подготовлена на основе работы «Тепловой расчет котлов» (Нормативный метод). – Изд. 3-е. – СПб., 1998, а также Методических указаний для курсового проектирования паровых котлов кафедры ТЭС Ивановского энергетического института.

В учебном пособии в краткой форме даны основные понятия электротехнического материаловедения, приведены определения тепловых, электрических и механических параметров материалов, дается оценка основных классов материалов, применяемых в электроэнергетике и электротехнике. В пособии также приводятся числовые характеристики различных материалов, рассматриваются вопросы их долговечности. Форма изложения позволяет продуктивно готовиться к зачету по курсу и вспомнить основные понятия, изученные ранее в курсах физики и химии.

В учебном пособии приведены краткие теоретические сведения по видам обеспечения задач электроэнергетики, необходимые для выполнения практических заданий, а также контрольных работ по дисциплине «Основы научных исследований». Приведены примеры задач и даны их решения.