Тепловая электрическая станция - это очень просто

В современном мире доступность энергии и надежность энергоснабжения являются основой развития экономики и улучшения качества жизни людей. Именно снабжение энергией различных производств и населения страны является задачей энергетики. Если сказать красиво, энергетика - это кровь экономики.

Энергетика – это область хозяйственно-экономической деятельности, включающая в себя совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов всех видов. Целью энергетики является обеспечение производства энергии путем преобразования первичной, природной энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую энергию.

Согласно ГОСТ 19431–84, сфера энергетики охватывает «энергетические ресурсы, производство, передачу, преобразование, аккумулирование, распределение и потребление различных видов энергии».

На заре цивилизации в период первобытно-общинного строя единственным источником энергии являлись мускульные усилия человека. Можно сказать, что тогда господствовала биоэнергетика - энергетика мускульных усилий. Она сохранила свои позиции и в эпоху рабовладельческого общества, в котором труд раба ценился не выше, чем работа животных.

Великие технические прорывы в рабовладельческом обществе (I век до н. э.) - изобретение и применение водяных колес для орошения посевов и энергии ветра в ветряных мельницах – не вызывали еще сколько-нибудь серьезных изменений в общем уровне энергетической техники. Отдельные технические достижения, сделанные до новой эры, не нашли широкого применения в повседневной жизни. Приспособления и технические устройства находили быстрое применение лишь в военных целях – для защиты или нападения. Многие открытия впоследствии были попросту забыты, а затем совершались заново в эпоху средневековья.

Только в X-XI веках новой эры, в эпоху феодального средневековья, начинают распространяться водяные и ветряные мельницы. К тому времени история развития человечества уже имеет богатейший запас научных и технических решений в вопросах преобразования энергии на уровне достаточно сложных передаточных механизмов. Несколько позднее, в XIII веке, появляются такие сложные механизмы, как часы (первыми были башенные часы с одной стрелкой).

Рис. 1.1. Большие башенные часы

Гидроэнергетика. С широким распространением водяного колеса настала эпоха гидроэнергетики, и это дало мощный толчок развитию техники. Например, в металлургии удалось повысить температуру в печах, меха которых приводились в движение от водяного колеса; а в горном деле - расширить возможность откачки воды из шахт с помощью насосов, приводимых в движение водяным колесом.

Начиная с XIII века гидроэнергетика определяет технический уровень энергетической техники, вплоть до промышленного переворота в конце XVIII века. Конструкция водяных колес совершенствуется. В Шотландии, в Гринкоке на реке Клайд, работало стальное водяное колесо диаметром 21,35 м, шириной 3,8 м. Оно обеспечивало напор 19,5 метров водяного столба и снабжало энергией прядильную фабрику. Скорость вращения этого колеса составляла 1,3 об/мин и мощность 191 л. с. при КПД 75 %. Отличные показатели для XVIII века!

К концу XIX века уже были созданы эффективные гидравлические турбины, электрогенераторы переменного тока, осуществлена передача электроэнергии на значительные расстояния. Большой вклад в развитие гидроэнергетики внес русский инженер М. О. Доливо-Добровольский, под руководством которого в 1891 г. была построена первая промышленного переворота промышленная гидро электростанция (ГЭС)

Рис. 1.2. Водяное колесо времен на острове Мэн

мощностью 220 кВт с генератором трехфазного тока (в местечке Лауфен на реке Неккар в Германии). Впервые от нее была осуществлена передача электроэнергии переменным током напряжением 8,5 кВ на расстояние 170 км во Франкфурт-на-Майне.

В ХХ столетии были разработаны совершенные конструкции гидроагрегатов и построены крупнейшие гидроэлектростанции. В настоящее время в мире строятся ГЭС суммарной мощностью 170 млн кВт, что составляет 19 % мощности всех эксплуатируемых ГЭС, еще планируются к строительству ГЭС мощностью порядка 500 млн кВт.

Теплоэнергетика. В этой отрасли энергетики выработка энергии производится с помощью тепловых двигателей, рабочим телом которых является пар, воздух или газ достаточно высоких начальных параметров. Чтобы получить высокопотенциальное рабочее тело, используют химическую энергию органического топлива.

Начнем с определения: тепловой двигатель – это машина для преобразования теплоты в работу.