Technologie energetyczne

Dodaj recenzję:
  • 1610
  • Producent: WNT
Technologie energetyczne

rok wydania: 2015, pierwsze
ilość stron: 564
ISBN:     978-83-7926-032-4
format: 16,5x23,5 cm
oprawa: miękka

Opis
Książka zawiera podstawowe informacje o wszystkich stosowanych obecnie technologiach produkcji elektryczności i ciepła. Są w niej omówione nie tylko technologie konwencjonalne, lecz także technologie źródeł odnawialnych oraz technologie nowe, które dopiero wchodzą do użycia (np. ogniwa fotowoltaiczne i paliwowe). Podano podstawy teoretyczne technologii, metodologię oceny ich potencjału termodynamicznego i ekologicznego oraz aktualny stan i tendencje rozwojowe. Omówiono też wiele konkretnych rozwiązań układów energetycznych.

Przedstawiono zasoby i ogólną charakterystykę głównych paliw oraz pojęcie systemu energetycznego, podsystemu elektroenergetycznego i jego interakcje ze środowiskiem naturalnym. Omówiono sposoby konwersji energii paliw w elektryczność i ciepło, rodzaje obiegów oraz bilanse substancji i energii. Nasteępnie przedstawiono poszczególne rodzaje technologii energetycznych. Obszernie wyłożono zagadnienia dotyczące siłowni kondensacyjnych, będących podstawą polskiego podsystemu energetycznego. Omówiono zespół turbiny gazowej, hierarchiczne układy energetyczne, skojarzoną produkcję ciepła i elektryczności oraz energetykę jądrową.

Ostatnie rozdziały poświęcono zagadnieniom energetycznego wykorzystania odnawialnych źródeł energii. Opisano elektrownie wiatrowe, energetykę słoneczną, wodną, geotermalną, ogniwa paliwowe, a także technologie energetycznego wykorzystania biomasy.

Książkę polecamy studentom kierunków: energetyka, budowa i eksploatacja maszyn, inżynieria środowiska i ochrona środowiska. Będzie także przydatna dla inżynierów pracujących w elektrowniach, biurach projektowych energetyki i konstrukcji maszyn oraz urządzeń energetycznych. Powinni z niej skorzystać również studenci studiów podyplomowych z zakresu nowych technologii energetycznych.

Spis treści
PRZEDMOWA 13
SPIS PODSTAWOWYCH OZNACZEŃ / 17

1. ZASOBY PALIW I ENERGII / 21
1.1. Rodzaje i postacie energii / 21
1.2. Zasoby paliw / 22
1.2.1. Węgiel kamienny i brunatny / 23
1.2.2. Gaz ziemny i ropa naftowa / 24
1.2.3. Paliwa rozszczepialne / 25
1.2.4. Paliwa energii syntezy / 26
1.2.5. Zasoby energii rzek / 27
1.2.6. Inne zasoby wód / 27
1.2.7. Energia promieniowania elektromagnetycznego Słońca / 28
1.2.8. Ogólna charakterystyka światowych i polskich zasobów biomasy energetycznej / 31
1.2.9. Energia geotermalna / 40
1.2.10. Energia wiatru / 41
1.3. Struktura zużycia pierwotnych źródeł energii / 42
1.4. Tempo wyczerpywania się zasobów / 45
Literatura / 46

2. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA PALIW / 48
2.1. Wprowadzenie / 48
2.2. Węgiel / 48
2.3. Biomasa / 52
2.4. Paliwa ciekłe i gazowe / 58
Literatura / 64

3. ENERGETYKA A ŚRODOWISKO / 65
3.1. System energetyczny /  65
3.2. Podsystem elektroenergetyczny / 66
3.3. Oddziaływanie technologii energetycznych na środowisko. Rodzaje i miary emisji / 71
Literatura / 77

4. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA PROCESÓW KONWERSJI ENERGII / 78
4.1. Wprowadzenie / 78
4.2. Obieg termodynamiczny. Pojęcia sprawności / 80
4.3. Zespół maszyn (urządzeń) przepływowych pracujących w układzie otwartym / 85
4.4. Rodzaje obiegów silników turbinowych / 88
Literatura / 93

5. BILANSE SUBSTANCJI I ENERGII / 94
5.1. Bilans substancji / 94
5.2. Równanie zachowania energii / 95
Literatura / 100

6. SIŁOWNIE KONDENSACYJNE 101
6.1. Analiza parametryczna układów siłowni / 101
6.1.1. Prosta siłownia kondensacyjna. Definicje sprawności obiegu porównawczego / 101
6.1.2. Entalpowa analiza obiegów siłowni parowych / 103
6.1.3. Entropowa analiza obiegów siłowni parowej / 107
6.1.4. Ewolucja obiegów siłowni parowych / 109
6.2. Struktury technologiczne siłowni z paleniskami pyłowymi / 143
6.2.1. Układ nawęglania / 144
6.2.2. Elementy układu zasilania paliwem i układu odprowadzenia spalin (układ paliwo–powietrze–spaliny) / 147
6.2.3. Urządzenia i elementy układu cieplnego / 153
6.2.3.1. Kotły pyłowe / 153
6.2.3.2. Turbiny parowe / 158
6.2.3.3. Skraplacze i układy chłodzenia / 171
6.3. Kotły z paleniskami fluidalnymi / 180
6.3.1. Klasyfikacja palenisk fluidalnych / 180
6.3.2. Cyrkulacyjne kotły fluidalne / 183
6.4. Ograniczenie emisji gazów z technologii energetycznych / 185
6.4.1. Generacja tlenków azotu w procesie spalania / 185
6.4.2. Ograniczenie emisji tlenków azotu z instalacji spalania /  187
6.4.3. Ograniczenie emisji związków siarki / 191
6.5. Modelowanie układów siłowni kondensacyjnych / 195
6.6. Kierunki rozwoju siłowni kondensacyjnych / 204
Literatura / 211

7. STACJONARNE INSTALACJE TURBIN GAZOWYCH / 213
7.1. Wprowadzenie / 213
7.2. Klasyfikacja instalacji turbin gazowych / 214
7.3. Prosta instalacja turbiny gazowej / 215
7.3.1. Metoda entalpowa / 215
7.3.2. Metoda entropowa / 223
7.3.3. Analiza obiegów standardowych turbin gazowych / 225
7.4. Złożone układy turbin gazowych / 233
7.4.1. Instalacja z chłodzeniem w procesie sprężania z podwójną komorą spalania / 233
7.4.2. Układ turbiny gazowej z regeneracją / 236
7.4.3. Instalacje turbin gazowych z wtryskiem wody i pary / 238
7.5. Maszyny i urządzenia tworzące układ turbiny gazowej / 239
7.5.1. Sprężarki / 242
7.5.2. Komory spalania / 244
7.5.3. Turbiny / 250
7.5.4. Układy pomocnicze. Inne moduły składowe / 254
7.6. Podstawowe charakterystyki układów turbin gazowych / 262
7.7. Turbiny gazowe małej mocy / 263
Literatura / 266

8. HIERARCHICZNE UKŁADY ENERGETYCZNE / 267
8.1. Układy gazowo-parowe / 267
8.1.1. Podstawowe definicje i klasyfikacja / 267
8.1.2. Sprawność energetyczna układu gazowo-parowego / 269
8.1.3. Struktury technologiczne podstawowych układów gazowo-parowych / 273
8.1.4. Modelowanie układów gazowo-parowych / 278
8.1.5. Wybrane zagadnienia eksploatacyjne / 284
8.1.6. Układ Chenga / 295
8.2. Układy gazowo-parowe z kotłami fluidalnymi / 297
8.3. Układy gazowo-parowe zintegrowane ze zgazowaniem węgla i odpadów / 304
8.3.1. Technologie zgazowania / 304
8.3.2. Ogólna charakterystyka procesów oczyszczania gazu / 310
8.3.3. Analiza parametryczna układów gazowo-parowych zintegrowanych ze zgazowaniem węgla / 313
8.3.4. Przykłady instalacji / 316
8.3.5. Kierunki rozwoju technologii / 318
8.4. Układy wielopaliwowe / 321
8.4.1. Klasyfikacja / 321
8.4.2. Modelowanie równoległych układów dwupaliwowych /  325
Literatura / 329

9. SKOJARZONA PRODUKCJA CIEPŁA I ELEKTRYCZNOŚCI / 331
9.1. Elektrociepłownie parowe / 331
9.1.1. Układy technologiczne / 331
9.1.2. Bilanse energetyczne i sprawności / 333
9.1.3. Wpływ liczby wymienników na efektywność elektrociepłowni / 338
9.2. Elektrociepłownie z turbiną gazową / 340
9.2.1. Układy technologiczne i pojęcia sprawności / 340
9.2.2. Wpływ dopalania na efektywności elektrociepłowni gazowej / 344
9.3. Elektrociepłownie gazowo-parowe / 346
9.3.1. Bilanse energetyczne i sprawności / 346
9.3.2. Stosunek mocy turbin i wskaźnik skojarzenia / 351
9.4. Oszczędność energii chemicznej paliwa / 353
9.5. Modelowanie elektrociepłowni gazowych i gazowo-parowych / 357
Literatura / 361

10. ENERGETYKA ATOMOWA / 362
10.1. Podstawy fizyki reaktorów jądrowych / 362
10.1.1. Atomy i nukleony / 362
10.1.2. Defekt masy i energia wiązania / 363
10.1.3. Reakcje jądrowe / 365
10.1.4. Stopień rozpadu radioaktywnego / 368
10.1.5. Reakcje neutronów z jądrami atomowymi / 369
10.1.6. Cykl neutronowy. Reaktor krytyczny / 374
10.2. Moc termiczna reaktora / 378
10.3. Reaktory i siłownie energetyczne / 382
10.3.1. Klasyfikacja reaktorów energetycznych / 382
10.3.2. Układy jednokonturowe oraz reaktory kanałowe / 384
10.3.3. Układy dwukonturowe / 387
10.3.4. Układy trójkonturowe / 391
10.3.5. Siłownie z reaktorami wysokotemperaturowymi / 394
10.3.6. Sprawność energetyczna siłowni jądrowych / 395
10.3.7. Parametry początkowe i końcowe w konturze turbinowym / 397
10.3.8. Separacja wody i przegrzew międzystopniowy / 399
10.3.9. Reaktory ciepłownicze / 399
10.4. Współczesne tendencje konstrukcyjne w budowie reaktorów / 403
10.5. Odpady z elektrowni jądrowych / 404
Literatura / 407

11. SIŁOWNIE WIATROWE / 408
11.1. Wprowadzenie / 408
11.2. Charakterystyki kinematyczne i energetyczne wiatru / 409
11.3. Istota działania turbin wiatrowych / 414
11.3.1. Maksymalna moc turbiny wiatrowej / 414
11.3.2. Związek między mocą turbiny a charakterystykami aerodynamicznymi płatów wirnika / 417
11.4. Charakterystyki turbin wiatrowych / 424
11.5. Konwersja energii mechanicznej w elektryczną. Układy elektryczne / 430
11.6. Ogólna charakterystyka rozwiązań konstrukcyjnych turbin wiatrowych. Charakterystyki ekologiczne / 432
Literatura / 436

12. ENERGETYKA SŁONECZNA / 437
12.1. Analityczny opis charakterystyk promieniowania / 437
12.1.1. Kąty ustalające położenie Słońca. Czas słoneczny / 438
12.1.2. Korelacje między składowymi promieniowania słonecznego / 439
12.1.3. Promieniowanie padające na pochyloną płaszczyznę w stosunku do powierzchni Ziemi / 441
12.2. Bezpośrednia konwersja promieniowania elektromagnetycznego Słońca w ciepło / 445
12.2.1. Rodzaje kolektorów słonecznych / 445
12.2.2. Bilans energii i sprawność kolektora / 447
12.2.3. Kolektory słoneczne w instalacjach produkcji ciepła / 450
12.2.4. Elektrownie słoneczne / 452
12.3. Ogniwa fotowoltaiczne / 455
12.3.1. Wprowadzenie / 455
12.3.2. Zasada działania ogniwa fotowoltaicznego / 457
12.3.3. Ogólny opis konstrukcji ogniw / 461
12.3.4. Charakterystyki ogniw fotowoltaicznych / 463
12.3.5. Sprawność ogniwa fotowoltaicznego / 467
12.3.6. Systemy (moduły) ogniw słonecznych / 467
12.3.7. Zastosowanie ogniw fotowoltaicznych / 469
Literatura / 472

13. ENERGETYKA WODNA / 473
13.1. Rodzaj elektrowni wodnych / 473
13.2. Moc i energia generowana w elektrowni wodnej / 475
13.3. Turbiny wodne / 475
13.4. Funkcje elektrowni wodnych w podsystemie elektroenergetycznym i ich wpływ na środowisko naturalne / 479
13.5. Energetyka wodna w Polsce / 479
Literatura / 481

14. OGNIWA PALIWOWE / 482
14.1. Ogólna klasyfikacja ogniw paliwowych / 482
14.2. Istota działania ogniwa paliwowego. Bilans energetyczny / 483
14.3. Potencjał standardowy ogniwa / 485
14.4. Zależność potencjału ogniwa od ciśnienia i temperatury / 490
14.5. Model przemian elektrochemicznych / 491
14.5.1. Straty potencjału w rzeczywistym ogniwie / 491
14.5.2. Równanie Butlera–Volmera / 492
14.6. Sprawność ogniwa paliwowego / 493
14.7. Bilanse substancji i energii dla ogniwa paliwowego / 496
14.8. Ogólna charakterystyka technologiczna stosowanych ogniw (instalacji) paliwowych / 504
14.9. Przygotowanie paliwa dla ogniw paliwowych / 512
14.10. Energetyczne zastosowanie ogniw / 515
Literatura / 519

15. GEOENERGETYKA 520
15.1. Wykorzystanie energii gruntu do celów ogrzewania i przygotowania wody użytkowej / 521
15.2. Układy pozyskiwania ciepła z wód geotermalnych / 521
15.3. Układy kombinowane i elektrownie geotermalne / 524
15.4. Wykorzystanie źródeł geotermalnych w Polsce / 525
Literatura / 526

16. TECHNOLOGIE ENERGETYCZNEGO WYKORZYSTANIA BIOMASY / 527
16.1. Ogólna klasyfikacja technologii / 527
16.2. Układy proste ze spalaniem biomasy / 529
16.3. Współspalanie biomasy z innymi paliwami / 535
16.4. Jedno- i wielopaliwowe układy ze spalaniem zewnętrznym biomasy / 538
16.4.1. Jednopaliwowe układy turbin gazowych ze spalaniem zewnętrznym biomasy / 538
16.4.2. Układy wielopaliwowe ze spalaniem zewnętrznym biomasy / 539
16.4.3. Inne układy dwupaliwowe ze spalaniem biomasy / 543
16.5. Układy gazowo-parowe zintegrowane ze zgazowaniem biomasy / 545
16.5.1. Ogólna charakterystyka technologii zgazowania biomasy / 545
16.5.2. Generacja ciepła i elektryczności z silnikiem tłokowym / 548
16.5.3. Instalacje turbiny gazowej z biomasą jako paliwem / 549
16.6. Aspekty ekonomiczne / 555

Literatura / 556
SKOROWIDZ / 559