Technologie energetyczne

  • Dodaj recenzję:
  • 1610
  • Producent: Wydawnictwo Naukowe PWN
  • Autor: Tadeusz Chmielniak
  • Cena netto: 92,29 zł 96,90 zł

Technologie energetyczne

rok wydania: 2021, wydanie drugie
ISBN: 978-83-01-21610-8
ilość stron: 524
format: 16,5x23,5 cm
oprawa: miękka

Opis

Oto nowe, II wydanie popularnej akademickiej i profesjonalnej „biblii” tematu dotyczącego przeglądu technologii energetycznych. Książka zawiera podstawowe oraz pogłębione informacje o wszystkich stosowanych obecnie technologiach produkcji elektryczności i ciepła.
W publikacji zarówno są opisane dobrze sprawdzone, konwencjonalne technologie paliw kopalnych, ale również obecnie bardzo silnie rozwijając się technologie źródeł odnawialnych, ogniwa paliwowe czy energetyka atomowa.
Książka polecana jest zarówno studentom kierunków energetyka czy mechanika i budowa maszyn, jak również praktykom – inżynierom energetykom, zakładam przemysłowym.

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 26
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 / 36
1.2.10. Energia wiatru / 37
Literatura / 38

2. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA PALIW / 39
2.1. Paliwa stałe / 39
2.1.1. Węgiel / 39
2.1.2. Biomasa 42
2.2. Paliwa ciekłe i gazowe / 48
2.3. Wodór / 55
Literatura / 62

3. ENERGETYKA A ŚRODOWISKO / 63
3.1. System energetyczny / 63
3.2. Podsystem energetyczny / 64
3.3. Oddziaływanie technologii energetycznych na środowisko. Rodzaje i miary emisji / 70
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 / 99

6. SIŁOWNIE KONDENSACYJNE / 100
6.1. Analiza parametryczna układów siłowni / 100
6.1.1. Prosta siłownia kondensacyjna. definicje sprawności obiegu porównawczego / 100
6.1.2. Entalpowa analiza obiegów siłowni parowych / 102
6.1.3. Entropowa analiza obiegu siłowni parowej / 106
6.1.4. Ewolucja obiegów siłowni parowych / 108
6.2. Struktury technologiczne siłowni z paleniskami pyłowymi 134
6.2.1. Układ nawęglania 135
6.2.2. Elementy układu zasilania paliwem i układu odprowadzenia spalin (układ paliwo-powietrze-spaliny) / 137
6.2.3. Urządzenia i elementy układu cieplnego / 143
6.3. Kotły z paleniskami fluidalnymi / 162
6.3.1. Klasyfikacja palenisk fluidalnych / 162
6.3.2. Cyrkulacyjne kotły fluidalne / 165
6.4. Ograniczenie emisji gazów z technologii energetycznych / 168
6.4.1. Generacja tlenków azotu w procesie spalania / 168
6.4.2. Ograniczenie emisji tlenków azotu z instalacji spalania / 170
6.4.3. Ograniczanie emisji związków siarki / 176
6.5. Modelowanie układów siłowni kondensacyjnych / 180
6.6. Aktualny stan technologiczny bloków kondensacyjnych / 189
6.6.1. Wzrost sprawności / 189
6.6.2. Separacja ditlenku węgla / 192
Literatura / 199

7. STACJONARNE INSTALACJE TURBIN GAZOWYCH / 201
7.1. Wprowadzenie / 201
7.2. Klasyfikacja instalacji turbin gazowych / 202
7.3. Prosta instalacja turbiny gazowej / 203
7.3.1. Metoda entalpowa / 203
7.3.2. Metoda entropowa / 210
7.3.3. Analiza obiegów standardowych turbin gazowych / 212
7.4. Złożone układy turbin gazowych / 220
7.4.1. Instalacja z chłodzeniem w procesie sprężania i z podwójną komorą spalania / 220
7.4.2. Układ turbiny gazowej z regeneracją / 223
7.4.3. Instalacje turbin gazowych z wtryskiem wody i pary / 225
7.5. Maszyny i urządzenia tworzące układ turbiny gazowej / 226
7.5.1. Sprężarki / 228
7.5.2. Komory spalania / 232
7.5.3. Turbiny / 237
7.5.4. Układy pomocnicze. inne moduły składowe / 240
7.6. Podstawowe charakterystyki układów turbin gazowych / 248
7.7. Klasyfikacja zespołów turbin gazowych. przegląd konstrukcji [10] / 249
7.7.1. Turbiny stacjonarne dużej i średniej mocy / 249
7.7.2. Turbiny lotniczopochodne / 252
7.7.3. Turbiny gazowe małej mocy / 254
7.7.4. Turbiny wodorowe [11] / 257
Literatura / 258

8. HIERARCHICZNE UKŁADY ENERGETYCZNE / 260
8.1. Układy gazowo-parowe / 260
8.1.1. Podstawowe definicje i klasyfikacja / 260
8.1.2. Sprawność energetyczna układu gazowo-parowego / 263
8.1.3. Struktury technologiczne podstawowych układów gazowo-parowych / 266
8.1.4. Modelowanie układów gazowo-parowych / 272
8.1.5. Wybrane zagadnienia eksploatacyjne / 278
8.2. Układy gazowo-parowe zintegrowane ze zgazowaniem węgla i innych substancji / 285
8.2.1. Technologie zgazowania / 285
8.2.2. Ogólna charakterystyka procesów oczyszczania gazu / 289
8.2.3. Analiza parametryczna układów gazowo-parowych zintegrowanych ze zgazowaniem węgla / 292
8.2.4. Przykłady instalacji / 295
8.2.5. Kierunki rozwoju technologii / 295
8.3. Inne układy hierarchiczne / 298
8.3.1. Układy gazowo-powietrzne [13] / 298
8.3.2. Układy wielopaliwowe / 301
Literatura / 307

9. SKOJARZONA PRODUKCJA CIEPŁA i ELEKTRYCZNOŚCI / 309
9.1. Elektrociepłownie parowe / 309
9.1.1. Układy technologiczne / 309
9.1.2. Bilanse energetyczne i sprawności / 311
9.2. Elektrociepłownie z turbiną gazową / 316
9.2.1. Układy technologiczne i pojęcia sprawności / 316
9.2.2. Wpływ dopalania / 320
9.3. Elektrociepłownie gazowo-parowe / 322
9.3.1. Bilanse energetyczne i sprawności / 322
9.3.2. Stosunek mocy turbin i wskaźnik skojarzenia / 326
9.4. Oszczędność energii chemicznej paliwa / 329
9.5. Modelowanie elektrociepłowni gazowych i gazowo-parowych / 330
Literatura / 333

10. ENERGETYKA ATOMOWA / 335
10.1. Podstawy fizyki reaktorów jądrowych / 335
10.1.1. Atomy i nukleony / 336
10.1.2. Defekt masy i energia wiązania / 336
10.1.3. Reakcje jądrowe / 337
10.1.4. Stopień rozpadu radioaktywnego / 339
10.1.5. Reakcje neutronów z jądrami atomowymi / 340
10.1.6. Cykl neutronowy. Reaktor krytyczny / 345
10.2. Moc termiczna reaktora / 349
10.3. Reaktory i siłownie energetyczne / 351
10.3.1. Klasyfikacja reaktorów energetycznych / 351
10.3.2. Układy jednokonturowe oraz reaktory kanałowe / 352
10.3.3. Układy dwukonturowe / 355
10.3.4. Układy trójkonturowe / 359
10.3.5. Siłownie z reaktorami wysokotemperaturowymi / 362
10.3.6. Sprawność energetyczna siłowni jądrowych / 363
10.3.7. Parametry początkowe i końcowe w konturze turbinowym / 365
10.3.8. Separacja wody i przegrzew międzystopniowy / 367
10.4. Stan upowszechnienia poszczególnych rodzajów reaktorów / 369
10.5. Odpady z elektrowni jądrowych / 371
Literatura / 373

11. SIŁOWNIE WIATROWE / 374
11.1. Wprowadzenie / 374
11.2. Charakterystyki kinematyczne i energetyczne wiatru / 375
11.3. Istota działania turbin wiatrowych / 380
11.3.1. Maksymalna moc turbiny wiatrowej / 380
11.3.2. Związek między mocą turbiny a charakterystykami aerodynamicznymi płatów wirnika / 384
11.4. Charakterystyki turbin wiatrowych / 390
11.5. Konwersja energii mechanicznej w elektryczną. Układy elektryczne / 396
11.6. Charakterystyki ekologiczne i niezawodnościowe / 398
11.7. Współczesne turbiny wiatrowe dużej mocy / 403
Literatura / 405

12. ENERGETYKA SŁONECZNA / 406
12.1. Podstawowe informacje z zakresu promieniowania cieplnego / 406
12.1.1. Fotony i ich energia / 406
12.1.2. Intensywność promieniowania. prawo Stefana-Boltzmanna / 407
12.1.3. Równanie stanu / 409
12.1.4. Prawo Kirchhoffa / 411
12.2. Maksymalny potencjał konwersji promieniowania w elektryczność i ciepło / 414
12.3. Składowe natężenia promieniowania słonecznego / 418
12.4. Bezpośrednia konwersja promieniowania elektromagnetycznego Słońca w ciepło / 419
12.4.1. Rodzaje kolektorów słonecznych / 419
12.4.2. Bilans energii i sprawność kolektora / 421
12.4.3. Kolektory słoneczne w instalacjach produkcji ciepła / 425
12.5. Elektrownie słoneczne / 426
12.6. Ogniwa fotowoltaiczne / 431
12.6.1. Wprowadzenie / 431
12.6.2. Zasada działania ogniwa fotowoltaicznego / 433
12.6.3. Ogólny opis konstrukcji ogniw / 436
12.6.4. Charakterystyki ogniw fotowoltaicznych / 437
12.6.5. Sprawność ogniwa fotowoltaicznego / 442
12.6.6. Algorytm identyfikacji 5-parametrowej charakterystyki / 442
12.6.7. Systemy (moduły) ogniw słonecznych / 445
12.6.8. Zastosowanie ogniw fotowoltaicznych 447
Literatura / 449

13. ENERGETYKA WODNA / 451
13.1. Rodzaje elektrowni wodnych / 451
13.2. Moc i energia generowana w elektrowni wodnej / 452
13.3. Turbiny wodne / 453
13.4. Funkcje elektrowni wodnych w podsystemie elektroenergetycznym i ich wpływ na środowisko naturalne / 456
13.5. energetyka wodna w Polsce / 458
Literatura / 459

14. OGNIWA PALIWOWE / 460
14.1. Ogólna klasyfikacja ogniw paliwowych / 460
14.2. Istota działania ogniwa paliwowego / 461
14.3. Bilans energii dla ogniwa [12] / 463
14.4. Siła elektromotoryczna ogniwa / 465
14.5. Zależność potencjału ogniwa od ciśnienia i temperatury / 468
14.6. Ogólna charakterystyka strat potencjału w rzeczywistym ogniwie / 469
14.7. Sprawność ogniwa paliwowego / 471
14.8. Ogólna charakterystyka technologiczna stosowanych ogniw paliwowych / 476
14.9. Energetyczne zastosowanie ogniw / 485
Literatura / 493

15. GEOENERGETYKA / 496
15.1. Wykorzystanie energii gruntu do celów ogrzewania i przygotowania wody użytkowej / 497
15.2. Układy pozyskiwania ciepła z wód geotermalnych / 498
15.3. Układy kombinowane i elektrownie geotermalne / 500
15.4. Wykorzystanie źródeł geotermalnych w Polsce / 501
Literatura / 502

16. TECHNOLOGIE ENERGETYCZNEGO WYKORZYSTANIA BIOMASY / 503
16.1. Ogólna klasyfikacja technologii / 503
16.2. Układy proste ze spalaniem biomasy / 505
16.3. Współspalanie biomasy z innymi paliwami / 511
16.4. Jedno- i wielopaliwowe układy ze spalaniem zewnętrznym biomasy / 514
16.4.1. Jednopaliwowe układy turbin gazowych ze spalaniem zewnętrznym biomasy / 514
16.4.2. Układy wielopaliwowe ze spalaniem zewnętrznym biomasy / 516
16.5. Ogólna charakterystyka technologii zgazowania biomasy / 516
Literatura / 522