Исследование зависимости мощности и кпд источника тока от внешней нагрузки. Исследование зависимости мощности и кпд источника тока от внешней нагрузки Что такое полезная мощность

Мощность, развиваемая источником тока во всей цепи, называется полной мощностью .

Она определяется по формуле

где P об -полная мощность, развиваемая источником тока во всей цепи, вт;

Е- э. д. с. источника, в;

I-величина тока в цепи, а.

В общем виде электрическая цепь состоит из внешнего участка (нагрузки) с сопротивлением R и внутреннего участка с сопротивлением R 0 (сопротивлением источника тока).

Заменяя в выражении полной мощности величину э. д. с. через напряжения на участках цепи, получим

Величина UI соответствует мощности, развиваемой на внешнем участке цепи (нагрузке), и называется полезной мощностью P пол =UI.

Величина U o I соответствует мощности, бесполезно расходуемой внутри источника, Ее называют мощностью потерь P o = U o I.

Таким образом, полная мощность равна сумме полезной мощности и мощности потерь

P об =P пол +P 0.

Отношение полезной мощности к полной мощности, развиваемой источником, называется коэффициентом полезного действия, сокращенно к. п. д.,и обозначается η.

Из определения следует

При любых условиях коэффициент полезного действия η ≤ 1.

Если выразить мощности через величину тока и сопротивления участков цепи, получим

Таким образом, к. п. д. зависит от соотношения между внутренним сопротивлением источника и сопротивлением потребителя.

Обычно электрический к. п. д. принято выражать в процентах.

Для практической электротехники особый интерес представляют два вопроса:

1. Условие получения наибольшей полезной мощности

2. Условие получения наибольшего к. п. д.

Наибольшую полезную мощность(мощность на нагрузке) электрический ток развивает в том случае, если сопротивление нагрузки равно сопротивлению источника тока.

Эта наибольшая мощность равна половине всей мощности (50%) развиваемой источником тока во всей цепи.

Половина мощности развивается на нагрузке и половина развивается на внутреннем сопротивлении источника тока.

Если будем уменьшать сопротивление нагрузки, то мощность развиваемая на нагрузке будет уменьшаться а мощность развиваемая на внутреннем сопротивлении источника тока будет увеличиваться.

Если сопротивление нагрузки равно нулю то ток в цепи будет максимальным, это режим короткого замыкания (КЗ) . Почти вся мощность будет развивается на внутреннем сопротивлении источника тока. Этот режим опасен для источника тока а также для всей цепи.

Если сопротивление нагрузки будем увеличивать, то ток в цепи будет уменьшатся, мощность на нагрузке также будет уменьшатся. При очень большом сопротивлении нагрузки тока в цепи вообще не будет. Это сопротивление называется бесконечно большим. Если цепь разомкнута то ее сопротивление бесконечно большое. Такой режим называется режимом холостого хода.

Таким образом, в режимах, близких к короткому замыканию и к холостому ходу, полезная мощность мала в первом случае за счет малой величины напряжения, а во втором за счет малой величины тока.

Коэффициент полезного действия (к. п. д.) равен 100% при холостом ходе (в этом случае полезная мощность не выделяется, но в то же время и не затрачивается мощность источника).

По мере увеличения тока нагрузки к. п. д. уменьшается по прямолинейному закону.

В режиме короткого замыкания к. п. д. равен нулю (полезной мощности нет, а мощность развиваемая источником, полностью расходуется внутри него).

Подводя итоги вышеизложенному, можно сделать выводы.

Условие получения максимальной полезной мощности(R=R 0) и условие получения максимального к. п. д. (R=∞) не совпадают. Более того, при получении от источника максимальной полезной мощности (режим согласованной нагрузки) к. п. д.составляет 50%, т.е. половина развиваемой источником мощности бесполезно затрачивается внутри него.

В мощных электрических установках режим согласованной нагрузки является неприемлемым, так как при этом происходит бесполезная затрата больших мощностей. Поэтому для электрических станций и подстанций режимы работы генераторов, трансформаторов, выпрямителей рассчитываются так, чтобы обеспечивался высокий к. п. д. (90% и более).

Иначе обстоит дело в технике слабых токов. Возьмем, например, телефонный аппарат. При разговоре перед микрофоном в схеме аппарата создается электрический сигнал мощностью около 2 мвт. Очевидно, что для получения наибольшей дальности связи необходимо передать в линию как можно большую мощность, а для этого требуется выполнить режим согласованного включения нагрузки. Имеет ли в данном случае существенное значение к. п. д.? Конечно нет, так как потери энергии исчисляются долями или единицами милливатт.

Режим согласованной нагрузки применяется в радиоаппаратуре. В том случае, когда согласованный режим при непосредственном соединении генератора и нагрузки не обеспечивается, применяют меры согласования их сопротивлений.

(12.11)

Коротким замыканием называется режим работы цепи, при котором внешнее сопротивление

R = 0. При этом

(12.12)

Полезная мощность Р а = 0.

Полная мощность

(12.13)

График зависимости Р а (I ) – парабола, ветви которой направлены вниз (рис12.1). На этом же рисунке показаны зависимость КПД  от силы тока.

Примеры решения задач

Задача 1. Батарея состоит из n = 5 последовательно соединённых элементов с Е = 1,4 В и внутренним сопротивлением r = 0,3 Ом каждый. При каком токе полезная мощность батареи равна 8 Вт? Какова наибольшая полезная мощность батареи?

Дано: Решение

n = 5 При последовательном соединении элементов ток в цепи

Е = 1,4 В
(1)

Р а = 8 Вт Из формулы полезной мощности
выразим

внешнее сопротивление R и подставим в формулу (1)

I — ?
-?

после преобразований получим квадратное уравнение, решая которое, найдём значение токов:

А; I 2 = A.

Итак, при токах I 1 и I 2 полезная мощность одинакова. При анализе графика зависимости полезной мощности от тока видно, что при I 1 потери мощности меньше и КПД выше.

Полезная мощность максимальна при

R = n r ; R = 0,3
Ом.

Ответ : I 1 = 2 A; I 2 = A;P amax =Вт.

Задача 2. Полезная мощность, выделяемая во внешней части цепи, достигает наибольшего значения 5 Вт при силе тока 5 А. Найти внутреннее сопротивление и ЭДС источника тока.

Дано: Решение

P amax = 5 Вт Полезная мощность
(1)

I = 5 A по закону Ома
(2)

Полезная мощность максимальна при R = r , то из

r — ? Е — ? формулы (1)
0,2 Ом.

Из формулы (2) В.

Ответ: r = 0,2 Ом; Е

= 2 В.

Задача 3. От генератора, ЭДС которого равна 110В, требуется передать энергию на расстояние 2,5 км по двухпроводной линии. Потребляемая мощность равна 10 кВт. Найти минимальное сечение медных подводящих проводов, если потери мощности в сети не должны превышать 1 %.

Дано: Решение

Е = 110 В Сопротивление проводов

l = 510 3 м где  — удельное сопротивление меди; l – длина проводов;

Р а = 10 4 Вт S – сечение.

 = 1,710 -8 Ом. м Потребляемая мощность P a = I E , мощность, теряемая

Р пр = 100 Вт в сети P пр

= I 2 R пр , а так как в пороводах и потребителе

S — ? ток одинаковый, то

откуда

Подставив числовые значения, получим

м 2 .

Ответ: S = 710 -3 м 2 .

Задача 4. Найти внутреннее сопротивление генератора, если известно, что мощность, выделяемая во внешней цепи, одинакова при двух значениях внешнего сопротивления R 1 = 5 Ом и R 2 = 0,2 Ом. Найти КПД генератора в каждом из этих случаев.

Дано: Решение

Р 1 = Р 2 Мощность, выделяемая во внешней цепи, P a

= I 2 R . По закону Ома

R 1 = 5 Ом для замкнутой цепи
тогда
.

R 2 = 0,2 Ом Используя условие задачи Р 1 = Р 2 , получим

r -?

Преобразуя полученное равенство, находим внутреннее сопротивление источника r :

Ом.

Коэффициентом полезного действия называется величина

,

где Р а – мощность, выделяемая во внешней цепи; Р – полная мощность.

Ответ: r = 1 Ом; = 83 %;= 17 %.

Задача 5. ЭДС батареи Е = 16 В, внутреннее сопротивление r = 3 Ом. Найти сопротивление внешней цепи, если известно, что в ней выделяется мощность

Р а = 16 Вт. Определить КПД батареи.

Дано : Решение

Е = 16 В Мощность, выделяемая во внешней части цепи Р а = I 2 R .

r = 3 Ом Силу тока найдём по закону Ома для замкнутой цепи:

Р а = 16 Вт тогда
или

- ? R — ? Подставляем числовые значения заданных величин в это квадратное уравнение и решаем его относительно R :

Ом; R 2 = 9 Ом.

Ответ: R 1 = 1 Ом; R 2 = 9 Ом;

Задача 6. Две электрические лампочки включены в сеть параллельно. Сопротивление первой лампочки 360 Ом, сопротивление второй 240 Ом. Какая из лампочек поглощает большую мощность? Во сколько раз?

Дано : Решение

R 1 = 360 Ом Мощность, выделяемая в лампочке,

R 2 = 240 Ом P = I 2 R (1)

— ? При параллельном соединении на лампочках будет одинаковое напряжение, поэтому сравнивать мощности лучше, преобразовав формулу (1) используя закон Ома
тогда

При параллельном соединении лампочек большая мощность выделяется в лампочке с меньшим сопротивлением.

Ответ:

Задача 7. Два потребителя сопротивлениями R 1 = 2 Ом и R 2 = 4 Ом подключаются к сети постоянного тока первый раз параллельно, а второй – последовательно. В каком случае потребляется большая мощность от сети? Рассмотреть случай, когда R 1 = R 2 .

Дано: Решение

R 1 = 2 Ом Потребляемая от сети мощность

R 2 = 4 Ом
(1)

— ? где R – общее сопротивление потребителей; U – напряжение в сети. При параллельном соединении потребителей их общее сопротивление
а при последовательномR = R 1 + R 2 .

В первом случае, согласно формуле (1), потребляемая мощность
а во втором
откуда

Таким образом, при параллельном подключении нагрузок потребляется большая мощность от сети, чем при последовательном.

При

Ответ:

Задача 8. . Нагреватель кипятильника состоит из четырёх секций, сопротивление каждой секции R = 1 Ом. Нагреватель питается от аккумуляторной батареи с Е = 8 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом. Как следует подключить элементы нагревателя, чтобы вода в кипятильнике нагрелась в максимально короткий срок? Каковы при этом полная мощность, расходуемая аккумулятором, и его КПД?

Дано:

R 1 = 1 Ом

Е = 8 В

r = 1 Ом

Решение

Максимальную полезную мощность источник даёт в случае, если внешнее сопротивление R равно внутреннему r .

Следовательно, чтобы воданагрелась в максимально короткий срок, нужно секции включить так,

чтобы R = r . Это условие выполняется при смешанном соединении секций (рис.12.2.а,б).

Мощность, которую расходует аккумулятор, равна Р = I E . По закону Ома для замкнутой цепи
тогда

Вычислим
32 Вт;

Ответ: Р = 32 Вт;  = 50 %.

Задача 9*. Ток в проводнике сопротивлением R = 12 Ом равномерно убывает от I 0 = 5 А до нуля в течение времени  = 10 с. Какое количество теплоты выделяется в проводнике за это время?

Дано:

R = 12 Ом

I 0 = 5 А

Q — ?

Решение

Так как сила тока в проводнике изменяется, то для подсчёта количества теплоты формулой Q = I 2 R t воспользоваться нельзя.

Возьмём дифференциал dQ = I 2 R dt , тогда
В силу равномерности изменения тока можно записатьI = k t , где k – коэффициент пропорциональности.

Значение коэффициента пропорциональности k найдём из условия, что при  = 10 с ток I 0 = 5 А, I 0 = k  , отсюда

Подставим числовые значения:

Дж.

Ответ: Q = 1000 Дж.

полезная мощность — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] полезная мощность Мощность (машины, оборудования, энергетического агрегата или иного технического устройства)… …

Полезная мощность — Полезная мощность (Useful capacity) – мощность (машины, оборудования, энергетического агрегата или иного технического устройства) отдаваемая устройством в определенной форме и для определенной цели; равна полной мощности за вычетом затрат… … Экономико-математический словарь

полезная мощность — 3.10 полезная мощность: Эффективная мощность в киловаттах, полученная на испытательном стенде на хвостовике коленчатого вала или измеренная методом по ГОСТ Р 41.85. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

полезная мощность — naudingoji galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Galia, susijusi su tam tikros sistemos, įrenginio, aparato ar įtaiso atliekamu naudingu darbu. atitikmenys: angl. net power; useful power vok. Abgabeleistung, f;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

полезная мощность — naudingoji galia statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. net power; useful power vok. Abgabeleistung, f; Nutzabgabe, f; Nutzleistung, f rus. полезная мощность, f pranc. puissance utile, f … Fizikos terminų žodynas

Мощность, которую можно получить на валу двигателя; то же, что Эффективная мощность … Большая советская энциклопедия

Полезная мощность — – мощность, отдаваемая устройством в определенной форме и для определенной цели. СТ МЭК 50(151) 78 … Коммерческая электроэнергетика. Словарь-справочник

полезная мощность насоса — Мощность, сообщаемая насосом подаваемой жидкой среде и определяемая зависимостью где Q подача насоса, м3/с; P давление насоса, Па; QM массовая подача насоса, кг/с; LП полезная удельная работа насоса, Дж/кг; NП полезная мощность насоса, Вт. [ГОСТ… … Справочник технического переводчика

полезная мощность (в автотранспортной технике) — полезная мощность Мощность, выраженная в киловаттах, полученная на испытательном стенде на хвостовике коленчатого вала или его эквивалента и измеряемая в соответствии с методом измерения мощности, установленным в ГОСТ Р 41.24. [ГОСТ Р 41.49 2003] … Справочник технического переводчика

полезная мощность в ваттах — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN watts out … Справочник технического переводчика

ЗАКОН ОМА ДЛЯ ПОЛНОЙ ЦЕПИ:

I- сила тока в цепи; Е- электродвижущая сила источника тока, включённого в цепь; R- сопротивление внешней цепи; r- внутреннее сопротивление источника тока.

МОЩНОСТЬ, ВЫДЕЛЯЕМАЯ ВО ВНЕШНЕЙ ЦЕПИ

. (2)

Из формулы (2) видно, что при коротком замыкании цепи (R ®0) и при R ® эта мощность равна нулю. При всех других конечных значениях R мощность Р 1 > 0. Следовательно, функция Р 1 имеет максимум. Значение R 0 , соответствующее максимальной мощности, можно получить, дифференцируя Р 1 по R и приравнивая первую производную к нулю:

. (3)

Из формулы (3), с учётом того, что R и r всегда положительны, а Е? 0, после несложных алгебраических преобразований получим:

Следовательно, мощность, выделяемая во внешней цепи, достигает наибольшего значения при сопротивлении внешней цепи равном внутреннему сопротивлению источника тока.

При этом сила тока в цепи (5)

равна половине тока короткого замыкания. При этом мощность, выделяемая во внешней цепи, достигает своего максимального значения, равного

Когда источник замкнут на внешнее сопротивление, то ток протекает и внутри источника и при этом на внутреннем сопротивлении источника выделяется некоторое количество тепла. Мощность, затрачиваемая на выделение этого тепла равна

Следовательно, полная мощность, выделяемая во всей цепи, определится формулой

= I 2 (R+r ) = IE (8)

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ источника тока равен . (9)

Из формулы (8) следует, что

т.е. Р 1 изменяется с изменением силы тока в цепи по параболическому закону и принимает нулевые значения при I = 0 и при . Первое значение соответствует разомкнутой цепи (R>> r), второе – короткому замыканию (R

Таким образом, к.п.д. достигает наибольшего значения h =1 в случае разомкнутой цепи (I = 0), а затем уменьшается по линейному закону, обращаясь в нуль при коротком замыкании.

Зависимость мощностей Р 1 , Р полн = EI и к.п.д. источника тока от силы тока в цепи показаны на рис.1.

Рис.1. I 0 E/r

Из графиков видно, что получить одновременно полезную мощность и к.п.д. невозможно. Когда мощность, выделяемая на внешнем участке цепи Р 1 , достигает наибольшего значения, к.п.д. в этот момент равен 50%.

МЕТОДИКА И ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ

Соберите на экране цепь, показанную на рис. 2. Для этого сначала щелкните левой кнопкой мыши над кнопкой э.д.с. в нижней части экрана. Переместите маркер мыши на рабочую часть экрана, где расположены точки. Щелкните левой кнопкой мыши в рабочей части экрана, где будет расположен источник э.д.с.

Разместите далее последовательно с источником резистор, изображающий его внутреннее сопротивление (нажав предварительно кнопку в нижней части экрана) и амперметр (кнопка там же). Затем расположите аналогичным образом резисторы нагрузки и вольтметр , измеряющий напряжение на нагрузке.

Подключите соединительные провода. Для этого нажмите кнопку провода внизу экрана, после чего переместите маркер мыши в рабочую зону схемы. Щелкайте левой кнопкой мыши в местах рабочей зоны экрана, где должны находиться соединительные провода.

4. Установите значения параметров для каждого элемента. Для этого щелкните левой кнопкой мыши на кнопке со стрелкой . Затем щелкните на данном элементе. Подведите маркер мыши к движку появившегося регулятора, нажмите на левую кнопку мыши и, удерживая ее в нажатом состоянии, меняйте величину параметра и установите числовое значение, обозначенное в таблице 1 для вашего варианта.

Таблица 1. Исходные параметры электрической цепи

5. Установите сопротивление внешней цепи 2 Ом, нажмите кнопку «Счёт» и запишите показания электроизмерительных приборов в соответствующие строки таблицы 2.

6. Последовательно увеличивайте с помощью движка регулятора сопротивление внешней цепи на 0,5 Ом от 2 Ом до 20 Ом и, нажимая кнопку «Счёт», записывайте показания электроизмерительных приборов в таблицу 2.

7. Вычислите по формулам (2), (7), (8), (9) Р 1 , Р 2 , Р полн и h для каждой пары показаний вольтметра и амперметра и запишите рассчитанные значения в табл.2.

8. Постройте на одном листе миллиметровой бумаге графики зависимости P 1 = f(R), P 2 = f(R), P полн =f(R), h = f (R) и U = f(R).

9. Рассчитайте погрешности измерений и сделайте выводы по результатам проведённых опытов.

Таблица 2. Результаты измерений и расчётов

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Запишите закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах.
2. Что такое ток короткого замыкания?
3. Что такое полная мощность?
4. Как вычисляется к.п.д. источника тока?
5. Докажите, что наибольшая полезная мощность выделяется при равенстве внешнего и внутреннего сопротивлений цепи.
6. Верно ли утверждение, что мощность, выделяемая во внутренней части цепи, постоянна для данного источника?
7. К зажимам батарейки карманного фонаря присоединили вольтметр, который показал 3,5 В.
8. Затем вольтметр отсоединили и на его место подключили лампу, на цоколе которой было написано: Р=30 Вт, U=3,5 В. Лампа не горела.
9. Объясните явление.
10. При поочерёдном замыкании аккумулятора на сопротивления R1 и R2 в них за одно и то же время выделилось равное количество тепла. Определите внутреннее сопротивление аккумулятора.

Рассмотрим замкнутую неразветвленную цепь, состоящую из источника тока и резистора.

Применим закон сохранения энергии ко всей цепи:

Так как , а для замкнутой цепи точки 1 и 2 совпадают, мощность электрических сил в замкнутой цепи равна нулю . Это равносильно утверждению о потенциальности электрического поля постоянного тока, о которой уже упоминалось ранее.

Итак, в замкнутой цепи всё тепло выделяется за счет работы сторонних сил: , или , и мы снова приходим к закону Ома, теперь для замкнутой цепи: .

Полной мощностью цепи называют мощность сторонних сил, она же равна полной тепловой мощности:

Полезной называют тепловую мощность, выделяемую во внешней цепи (независимо от того, полезна она или вредна в данном конкретном случае):

Роль электрических сил в цепи . Во внешней цепи, на нагрузке R , электрические силы совершают положительную работу, а при перемещении заряда внутри источника тока – такую же по величине отрицательную. Во внешней цепи теплота выделяется за счет работы электрического поля. Работу, отданную во внешней цепи, электрическое поле «возвращает» себе внутри источника тока. В итоге вся теплота в цепи «оплачена» работой сторонних сил: источник тока постепенно теряет запасенную в нем химическую (или какую-то другую) энергию. Электрическое же поле играет роль «курьера», доставляющего энергию во внешнюю цепь.

Зависимость полной, полезной мощностей и КПД от сопротивления нагрузки R .

Эти зависимости получаем из формул (1 – 2) и закона Ома для полной цепи:

Графики этих зависимостей вы видите на рисунке.

Полная мощность монотонно убывает с ростом , т.к. убывает сила тока в цепи. Максимальная полная мощность выделяется при , т.е. при коротком замыкании . Источник тока совершает максимальную работу за единицу времени, но вся она идет на нагревание самого источника. Максимальная полная мощность равна

Полезная мощность имеет максимум при (в чем вы можете убедиться, взяв производную от функции (5) и приравняв ее нулю). Подставив в выражение (5) , найдем максимальную полезную мощность.

Полная мощность

(12.10)

Полезная мощность максимальна

(12.11)

Коротким замыканием называется режим работы цепи, при котором внешнее сопротивление R = 0. При этом

(12.12)

Полезная мощность Р_а= 0.

Полная мощность

(12.13)

График зависимости Р_а(I) – парабола, ветви которой направлены вниз (рис12.1). На этом же рисунке показаны зависимость КПД  от силы тока.

Примеры решения задач

Задача 1. Батарея состоит из n = 5 последовательно соединённых элементов с Е = 1,4 В и внутренним сопротивлением r = 0,3 Ом каждый. При каком токе полезная мощность батареи равна 8 Вт? Какова наибольшая полезная мощность батареи?

Дано: Решение

n = 5 При последовательном соединении элементов ток в цепи

Е = 1,4 В (1)

Р_а = 8 Вт Из формулы полезной мощности выразим

внешнее сопротивление R и подставим в формулу (1)

I — ? -?

после преобразований получим квадратное уравнение, решая которое, найдём значение токов:

А; I₂ = A.

Итак, при токах I₁ и I₂ полезная мощность одинакова. При анализе графика зависимости полезной мощности от тока видно, что при I₁ потери мощности меньше и КПД выше.

Полезная мощность максимальна при R = n r; R = 0,3 Ом.

Ответ: I₁ = 2 A; I₂ = A;P_amax =Вт.

Задача 2. Полезная мощность, выделяемая во внешней части цепи, достигает наибольшего значения 5 Вт при силе тока 5 А. Найти внутреннее сопротивление и ЭДС источника тока.

Дано: Решение

P_amax = 5 Вт Полезная мощность (1)

I = 5 A по закону Ома (2)

.полезная мощность максимальна при R = r, то из

r — ? Е — ? формулы (1) 0,2 Ом.

Из формулы (2) В.

Ответ: r = 0,2 Ом; Е = 2 В.

Задача 3. От генератора, ЭДС которого равна 110В, требуется передать энергию на расстояние 2,5 км по двухпроводной линии. Потребляемая мощность равна 10 кВт. Найти минимальное сечение медных подводящих проводов, если потери мощности в сети не должны превышать 1 %.

Дано: Решение

Е = 110 В Сопротивление проводов

l = 510³ м где  — удельное сопротивление меди; l – длина проводов;

Р_а = 10⁴ Вт S – сечение.

 = 1,710^-8 Ом^.м Потребляемая мощность P_a = I E, мощность, теряемая

Р_пр = 100 Вт в сети P_пр = I ²R_пр, а так как в пороводах и потребителе

S — ? ток одинаковый, то

откуда

Подставив числовые значения, получим

м².

Ответ: S = 710^-3 м².

Задача 4. Найти внутреннее сопротивление генератора, если известно, что мощность, выделяемая во внешней цепи, одинакова при двух значениях внешнего сопротивления R₁ = 5 Ом и R₂ = 0,2 Ом. Найти КПД генератора в каждом из этих случаев.

Дано: Решение

Р₁ = Р₂ Мощность, выделяемая во внешней цепи, P_a = I ²R. По закону Ома

R₁ = 5 Ом для замкнутой цепи тогда.

R₂ = 0,2 Ом Используя условие задачи Р₁ = Р₂, получим

r -?

Преобразуя полученное равенство, находим внутреннее сопротивление источника r:

Ом.

Коэффициентом полезного действия называется величина

,

где Р_а – мощность, выделяемая во внешней цепи; Р – полная мощность.

Ответ: r = 1 Ом; = 83 %;= 17 %.

Задача 5. ЭДС батареи Е = 16 В, внутреннее сопротивление r = 3 Ом. Найти сопротивление внешней цепи, если известно, что в ней выделяется мощность Р_а = 16 Вт. Определить КПД батареи.

Дано: Решение

Е = 16 В Мощность, выделяемая во внешней части цепи Р_а = I ²R.

r = 3 Ом Силу тока найдём по закону Ома для замкнутой цепи:

Р_а = 16 Вт тогда или

- ? R — ? Подставляем числовые значения заданных величин в это квадратное уравнение и решаем его относительно R:

Ом; R₂ = 9 Ом.

Ответ: R₁ = 1 Ом; R₂ = 9 Ом;

Задача 6. Две электрические лампочки включены в сеть параллельно. Сопротивление первой лампочки 360 Ом, сопротивление второй 240 Ом. Какая из лампочек поглощает большую мощность? Во сколько раз?

Дано: Решение

R₁ = 360 Ом Мощность, выделяемая в лампочке,

R₂ = 240 Ом P = I ²R (1)

— ? При параллельном соединении на лампочках будет одинаковое напряжение, поэтому сравнивать мощности лучше, преобразовав формулу (1) используя закон Ома тогда

При параллельном соединении лампочек большая мощность выделяется в лампочке с меньшим сопротивлением.

Ответ:

Задача 7. Два потребителя сопротивлениями R₁ = 2 Ом и R₂ = 4 Ом подключаются к сети постоянного тока первый раз параллельно, а второй – последовательно. В каком случае потребляется большая мощность от сети? Рассмотреть случай, когда R₁ = R₂.

Дано: Решение

R₁ = 2 Ом Потребляемая от сети мощность

R₂ = 4 Ом (1)

— ? где R – общее сопротивление потребителей; U – напряжение в сети. При параллельном соединении потребителей их общее сопротивление а при последовательномR = R₁ + R₂.

В первом случае, согласно формуле (1), потребляемая мощность а во второмоткуда

Таким образом, при параллельном подключении нагрузок потребляется большая мощность от сети, чем при последовательном.

При

Ответ:

Задача 8.. Нагреватель кипятильника состоит из четырёх секций, сопротивление каждой секции R = 1 Ом. Нагреватель питается от аккумуляторной батареи с Е = 8 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом. Как следует подключить элементы нагревателя, чтобы вода в кипятильнике нагрелась в максимально короткий срок? Каковы при этом полная мощность, расходуемая аккумулятором, и его КПД?

Дано:

R₁ = 1 Ом

n = 4

Е = 8 В

r = 1 Ом

Решение

Мак симальную полезную мощность источник даёт в случае, если внешнее сопротивление R равно внутреннему r.

Следовательно, чтобы воданагрелась в максимально короткий срок, нужно секции включить так,

чтобы R = r. Это условие выполняется при смешанном соединении секций (рис.12.2.а,б).

Мощность, которую расходует аккумулятор, равна Р = I E. По закону Ома для замкнутой цепи тогда

Вычислим 32 Вт;

Ответ: Р = 32 Вт;  = 50 %.

Задача 9*. Ток в проводнике сопротивлением R = 12 Ом равномерно убывает от I₀ = 5 А до нуля в течение времени  = 10 с. Какое количество теплоты выделяется в проводнике за это время?

Дано:

R = 12 Ом

I₀ = 5 А

I = 0

 = 10 с

Q — ?

Решение

Так как сила тока в проводнике изменяется, то для подсчёта количества теплоты формулой Q = I ²R t воспользоваться нельзя.

Возьмём дифференциал dQ = I ²R dt, тогда В силу равномерности изменения тока можно записатьI = k t, где k – коэффициент пропорциональности.

Значение коэффициента пропорциональности k найдём из условия, что при  = 10 с ток I₀ = 5 А, I₀ = k, отсюда

Подставим числовые значения:

Дж.

Ответ: Q = 1000 Дж.

Полезная мощность трансформатора формула — Морской флот

При проектировании трансформаторов исходной является мощность, которая связывает габариты трансформатора с полной мощностью нагрузки:

(2.32)

Полная (полезная) мощность многообмоточного трансформатора, есть сумма полных мощностей всех его вторичных обмоток:

(2.33)

При активной нагрузке мощность активна и равна Р_2.

Типовой (габаритной) мощностью трансформатора называют полусумму мощностей всех его обмоток

(2.34)

Найдём типовую мощность для двухобмоточного трансформатора.

Полная мощность первичной обмотки (U₁, I₁ – действующие значения) – эта мощность определяет габариты обмоток: число витков –входным напряжением, а сечения проводов – действующими токами. Габаритная мощность трансформатора (типовая) определяет реальное сечение сердечника – s_с и равна

(2.35)

Учитывая, что , где s – теоретическая площадь поперечного сечения магнитопровода ( стали ). Реальная площадь сечения обычно меньше и зависит от толщины пластин (ленты), поэтому вводят, так называемый коэффициент заполнения сердечника – отношение реальной площади сечения к геометрической , которую легко измерить. Величина ( зависит от толщины ленты). Для прессованных сердечников . Таким образом, и выражение для напряжения первичной обмотки принимает вид

(2. 36)

Аналогичное выражение можно записать и для вторичной обмотки, а мощности первичной обмотки и типовая соответственно равны

(2.37)

(2.38)

Отношение тока в обмотке к сечению проводника называется плотностью тока и для всех обмоток трансформатора она одинакова.

, (2.39)

где s _обм1, s_обм2 – площади сечения проводников обмоток.

Заменим токи и , тогда сумма в скобках в (2.38) равна .

где s_м – сечение всех проводников (меди) в окне магнитопровода, как показано на рисунке 2.30.

Рисунок 2.30 – К выводу формулы габаритной мощности

Введём коэффициент заполнения окна медью . Его величина находится в пределах и зависит от толщины изоляции проводов, каркаса, межслойной изоляции, способа намотки и пр. Тогда и выражение для типовой мощности принимает окончательный вид

(2.40)

Из выражения (2.40) следует, что типовая мощность определяется произведением . При увеличении линейного размера трансформатора в m раз, его объём (масса) увеличится в m 3 раз, а мощность возрастёт в m 4 раз. Поэтому, удельные массо-объёмные показатели трансформаторов улучшаются с увеличением габаритной мощности. С этой точки зрения предпочтительны многообмоточные трансформаторы по сравнению с несколькими двухобмоточными.

При конструировании трансформаторов следует стремиться к увеличению коэффициента заполнения окна магнитопровода обмотками – , так как повышается S_тип. Для этого используют провода прямоугольного сечения.

Выражение (2.40) является основой для расчёта трансформатора. Его преобразуют к виду:

(2.41)

По заданной выходной мощности (S_тип) находят произведение и по справочнику выбирают тип и размер магнитопровода, у которого произведение больше или равно найденному из (2.41). Такой сердечник обеспечит требуемую мощность в нагрузке.

2.5.6 Трёхфазные трансформаторы

Трёхфазные системы были разработаны русским электриком М. О. Доливо-Добровольским (1862 – 1919 гг.). Они широко распространены в энергетике и представляют собой симметричную трёхфазную систему напряжений промышленной частоты, сдвинутых между собой на электрический угол 120 0 . Схематическое изображение источников трёхфазных напряжений (генераторов) показано на рисунке 2.31, где начала фаз обозначены латинскими буквами ABC, а концы фаз буквами XYZ (или условно можно обозначить точками вместо букв ).

Рисунок 2.31 – Схематическое изображение источников трёхфазных

На рисунке 2.32 показаны временное и векторное представления трёхфазной системы напряжений.

Рисунок 2.32 – Временное (а) и векторное (б) представление трёхфазной

На этом рисунке Т – период, Е – фазная ЭДС. Мгновенные значения фазных ЭДС соответственно равны

(2.42)

Это симметричная трёхфазная система, в которой в любой момент времени выполняется равенство

(2.43)

Чередование фаз принято условно положительным по часовой стрелке. Существуют три основные схемы соединения в трёхфазных цепях: звезда, треугольник и зигзаг , но наиболее широко известны первые две – звезда и треугольник (говорят соединение в звезду или в треугольник). Рассмотрим их. На рис.2.33 приведена схема соединения источника и нагрузки звездой.

Рисунок 2.33 – Схема соединения источника и нагрузки звездой

На этом рисунке – фазные напряжения. Проводники, идущие от начал фазных обмоток к нагрузке называют линейными проводами (линия). Соответственно напряжения между проводами называют линейными (например, U_AC и U_CA). Очевидно, что здесь линейный ток равен фазному, а линейное напряжение превышает фазное в корень из трёх раз, поскольку линейное напряжение равно геометрической разности фазных напряжений (см. рис.2.32 ).

(2.44)

На рис.2.34 приведена схема соединения источника и нагрузки треугольником.

Рисунок 2.34 – Схема соединения источника и нагрузки треугольником

При таком соединении линейные напряжения равны фазным, а линейные токи превышают фазные в корень из трёх раз, поскольку они складываются из фазных.

(2.45)

Мощность в трёхфазной цепи не зависит от схемы соединения и складывается из мощностей отдельных фаз.

(2.46)

(2.47)

(2.48)

Можно перейти к линейным токам и напряжениям.

Так, при соединении звездой получаем:

(2.49)

При соединении треугольником:

(2.50)

То есть, действительно не зависит от схемы соединения.

Трансформацию трёхфазного напряжения можно осуществлять двумя способами:

– тремя отдельными однофазными трансформаторами, как показано на рисунке 2.35а. Это, так называемый, групповой трансформатор.

– одним трёхфазным трансформатором с общей магнитной системой (рис.2.35б).

Рисунок 2.35 – Условное обозначение группового (а) и трёхфазного (б)

трансформаторов при включении звезда-звезда

Первичные обмотки трансформатора называются обмотками высшего напряжения (ВН) и обозначаются заглавными буквами, а вторичные обмотки называются обмотками низшего напряжения (НН) и обозначаются малыми буквами. Первичные и вторичные обмотки соединяются любым способом.

Соединение в зигзаг применяют, чтобы неравномерную нагрузку вторичных обмоток распределить между фазами первичной сети [1] и для получения требуемых фазовых сдвигов в многопульсных схемах выпрямления. На рис. 2.36 показано соединение обмоток звезда – зигзаг и векторная диаграмма напряжений. Видно, что между напряжениями первичной и вторичной обмоток в одноимённых фазах появился фазовый сдвиг , который можно изменять соотношением витков в частях вторичной обмотки. Если вторичная обмотка разделена на две равные части, то угол .

Рисунок 2.36 – Трёхфазный трансформатор при включении звезда-зигзаг

Трёхфазная система напряжений является симметричной, значит и магнитная система трёхфазного трансформатора должна быть симметричной, как показано на рис.2.37а. Изготовить такую магнитную систему очень сложно. Пошли по другому пути. Учитывая, что в трехфазной системе , то и сумма магнитных потоков в центральном стержне . Необходимость в центральном стержне отпадает и, если сократить ярмо фазы В, то получится плоская, широко известная трёхфазная магнитная система (рис.2.37 б и рис. 2.16 г).

Рисунок 2.37 – Магнитная система трёхфазного

трансформатора: а) симметричная, б) несимметричная

Плоская конструкция магнитной системы высоко технологична и удобна при компоновке (размещению трансформаторов), но она в принципе является несимметричной. Вследствие различия магнитных сопротивлений для разных фаз, намагничивающие токи крайних фаз А и С больше тока средней фазы В. Это приводит к нарушению фазовых углов (они отличаются от 120 градусов). Для уменьшения магнитной асимметрии сечение верхнего и нижнего ярма делают на 10…15% больше чем стержня. Но асимметрия всё равно остаётся.

В настоящее время [10] трёхфазные трансформаторы на мощности единицы киловатт и более изготавливают с симметричной магнитной системой, но такой, как показано на рис. 2.38.

Изготовление ярма сложности не представляет – его наматывают из стальной ленты c помощью оправки. Затем стержни с обмотками и оба ярма стягивают крепежом. Конструкция получилась симметричной и весьма технологичной.

Обмотки низшего напряжения часто соединяют треугольником, так как токи в них в раз меньше чем линейные, а поэтому уменьшается влияние асимметрии фазных нагрузок на первичную сеть.

Рисунок 2.38 – Симметричная магнитная система трёхфазного

|	следующая лекция ==>
Коэффициент полезного действия трансформатора	|	Импульсные трансформаторы

Дата добавления: 2017-09-19 ; просмотров: 708 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Номинальная мощность.

Номинальной мощностью транс­форматора называется мощность, которую он может от­давать длительное время, не перегреваясь свыше допу­стимой температуры. Нормальный срок службы силового трансформатора должен быть не менее 20 лет. Так как нагрев обмоток зависит от величины протекающего по ним тока, в паспорте трансформатора всегда указывают пол­ную мощность S_ном в вольт-амперах или киловольт-ампе­рах.

В зависимости от коэффициента мощности cosφ₂, при котором работают потребители, от трансформатора можно получать большую или меньшую полезную мощность. При cosφ₂ = l мощность подключенных к нему потребителей может быть равна его номинальной мощности S_ном. При cosφ₂.

Коэффициент мощности.

Коэффициент мощности cosφ трансформатора определяется характером нагрузки, под­ключенной к его вторичной цепи. При уменьшении нагрузки начинает сильно сказываться индуктивное сопротивление обмоток трансформатора и коэффициент мощности его снижается. При отсутствии нагрузки (при холостом ходе) трансформатор имеет очень низкий коэффициент мощно­сти, что ухудшает показатели работы источников пере­менного тока и электрических сетей. В этом случае транс­форматор необходимо отключать от сети переменного тока.

Потери мощности и КПД.

При передаче мощности из первичной обмотки трансформатора во вторичную возникают потери мощности как в самих про­водах первичной и вторичной обмоток (электрические потери и или потери в меди), так и в стали магнитопровода (потери в стали ).

При холостом ходе трансформатор не передает элек­трическую энергию потребителю. Потребляемая им мощ­ность тратится в основном на компенсацию потерь мощ­ности в магнитопроводе от действия вихревых токов и гистерезиса. Эти потери называют потерями в стали или потерями холостого хода. Чем меньше поперечное сечение магнитопровода, тем больше в нем индукция, а следовательно, и потери холостого хода. Они значительно возрастают также при увеличении напряжения, подводимого к первичной обмотке, свыше номинального значения. При работе мощных трансформаторов потери холостого хода составляют 0,3-0,5% его номинальной мощности. Тем не менее их стремятся максимально уменьшить. Объясняется это тем, что потери в стали не зависят от того, работает ли трансформатор вхолостую или под на­грузкой. А так как общее время работы трансформатора обычно довольно велико, то суммарные годовые потери энергии при холостом ходе составляют значительную вели­чину.

При нагрузке к потерям холостого хода добавляются электрические потери в проводах обмоток (потери в меди), пропорциональные квадрату на­грузочного тока. Эти потери при номинальном токе при­мерно равны мощности, потребляемой трансформатором при коротком замыкании, когда на его первичную обмотку подано напряжение U_к. Для мощных трансформаторов ониобычно составляют 0,5-2% номинальной мощности. Уменьшение суммарных потерь достигается соответст­вующим выбором сечения проводов обмоток трансформа­тора (снижение электрических потерь в проводах), при­менением электротехнической стали для изготовления магнитопровода (снижение потерь от перемагничивания) и расслоением магнитопровода на ряд изолированных друг от друга листов (снижение потерь от вихревых токов).

К. п. д трансформатора равен

КПД трансформатора сравнительно высок и дости­гает в трансформаторах большой мощности – 98-99%. В трансформаторах малой мощности КПД может сни­жаться до 50-70%. При изменении нагрузки КПД трансформатора изменяется, так как меняются полезная мощность и электрические потери. Однако он сохраняет большое значение в довольно широком диапазоне измене­ния нагрузки (рис. 119,6). При значительных недогруз­ках КПД понижается, так как полезная мощность умень­шается, а потери в стали остаются неизменными. Пони­жение КПД вызывается также перегрузками, так как резко возрастают электрические потери (они пропорцио­нальны квадрату тока нагрузки, в то время как полезная мощность – только току в первой степени). Максимальное значение КПД имеет при такой нагрузке, когда элек­трические потери равны потерям в стали.

При проектировании трансформаторов стремятся, чтобы максимальное значение КПД достигалось при нагрузке 50-75% номинальной; этому соответствует наиболее вероят­ная средняя нагрузка рабо­тающего трансформатора. Та­кая нагрузка называется эко­номической.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Каждый из нас знает, что такое трансформатор. Он служит для преобразования напряжения в большее или меньшее значение. Когда мы приобретаем трансформатор в специализированных магазинах, как правило, в инструкции к ним имеется полное техническое описание. Вам нет необходимости считать все его параметры и измерять их, так как они все уже подсчитаны и выведены заводом-изготовителем. В инструкции вы сможете найти такие параметры, как мощность трансформатора, входное напряжение, выходное напряжение, количество вторичных обмоток, если их количество превышает одну.

Основные части конструкции трансформатора.

Что делать, если вы приобрели б/у оборудование?

Но если к вам в руки попало уже использовавшееся оборудование и его функциональность вам неизвестна, необходимо самостоятельно рассчитать обмотку трансформатора и его мощность. Но как рассчитать обмотку трансформатора и его мощность хотя бы приблизительно? Стоит отметить, что такой параметр, как мощность трансформатора, очень важный показатель для данного устройства, так как от него будет зависеть, насколько функциональным будет устройство, собранное из него. Чаще всего его используют для создания блоков питания.

Расчет мощностей различных трансформаторов.

В первую очередь следует обозначить, что мощность трансформатора зависит от потребляемого тока и напряжения, которые необходимы для его функционирования. Для того чтобы подсчитать мощность, вам необходимо перемножить эти два показателя: силу потребляемого тока и напряжение питания устройства. Данная формула знакома каждому еще со школьной скамьи, выглядит она следующим образом:

Uн — напряжение питания, измеряется в вольтах, Iн — сила потребляемого тока, измеряется в амперах, P — потребляемая мощность, измеряется в ваттах.

Если у вас имеется трансформатор, который вы бы хотели измерить, то можете делать это прямо сейчас по следующей методике. Для начала необходимо осмотреть сам трансформатор и определиться с его типом и используемыми в нем сердечниками. Всматриваясь в трансформатор, необходимо понять, какой тип сердечника в нем используется. Самым распространенным считается Ш-образный тип сердечника.

Данный сердечник используется в не самых лучших трансформаторах, с точки зрения коэффициента полезного действия, но их вы можете легко найти на прилавках магазинов по продаже электротехники или выкрутить у старой и неисправной техники. Доступность и достаточно низкая цена делают их достаточно популярными среди любителей собрать устройство своими руками. Также можете приобрести тороидальный трансформатор, который иногда называют кольцевым. Он значительно дороже первого и обладает лучшим коэффициентом полезного действия и другими качественными показателями, используется в достаточно мощных и высокотехнологичных устройствах.

Направляющая для дрели — что это и как использовать.

Самостоятельный расчет обмотки мощности трансформатора

Расчет намотки сварочного трансформатора.

Воспользовавшись книгами по радиотехнике и электронике, мы можем самостоятельно рассчитать обмотку и мощность трансформатора со стандартным Ш-образным сердечником. Для того чтобы рассчитать мощность такого устройства, как трансформатор, необходимо правильно рассчитать сечение магнитопровода. Что касается стандартных трансформаторов с Ш-образным сердечником, размер сечения магнитопровода будет измеряться длиной поставленных пластин, выполненных из специальной электротехнической стали. Итак, для того чтобы определить сечение магнитопровода, необходимо перемножить два таких показателя, как толщина набора пластин и ширина центрального лепестка Ш-образной пластины.

Взяв линейку, мы сможем измерить ширину набора излучаемого трансформатора. Очень важно, что лучше всего все измерения проводить в сантиметрах, как и вычисления. Это сможет исключить появления ошибок в формулах и избавит вас от ненужных вычислений в переводы с сантиметров на метры. Итак, образно возьмем ширину рядов, равную трем сантиметрам.

Дальше необходимо измерить ширину его центрального лепестка. Данная задача может стать проблемной, так как многие трансформаторы могут по своим технологическим особенностям быть закрыты пластиковым каркасом. В таком случае вам будет нельзя, предварительно не видя реальной ширины, сделать какие-либо расчеты, которые хотя бы близко будут походить на реальные. Для того чтобы измерить данный параметр, вам понадобится поискать такие места, где это было бы возможно сделать. В ином случае можно аккуратно разобрать его корпус и измерить данный параметр, но стоит делать это с ювелирной точностью.

Формула расчета мощности

Упрощенный расчет силового трансформатора.

Найдя открытое место или разобрав прибор, вы сможете измерить толщину центрального лепестка. Абстрактно возьмем данный параметр, равный двум сантиметрам. Стоит напомнить, что, примерно рассчитывая мощность, следует как можно точнее проводить измерения. Далее вам необходимо перемножить размер набора магнитопровода, равного трем сантиметрам, и толщину лепестка пластины, равную двум сантиметрам. В итоге мы получаем сечение магнитопровода в шесть квадратных сантиметров. Чтобы делать дальнейший расчет, вам необходимо ознакомиться с такой формулой, как S=1,3*√Pтр, где:

1. S — это площадь сечения магнитопровода.
2. Pтр — это мощность трансформатора.
3. Коэффициент 1,3 является усредненным значением.

Вспомнив формулы из курса математики, мы можем сделать вывод, что, для того чтобы подсчитать мощность, можно сделать следующее преобразование:

Следующий шаг является подстановкой в данную формулу получившегося значения сечения магнитопровода в 6 квадратных сантиметрах, в итоге получим следующие значение:

После всех подсчетов получаем абстрактное значение в 20,35 ватт, которое будет тяжело найти в трансформаторах с Ш-образным сердечником. Реальные значения колеблются в области семи ватт. Данной мощности будет вполне достаточно, чтобы собрать блок питания для аппаратуры, работающей на звуковых частотах и имеющей мощность в пределах от 3 до 5 ватт.

Закрепление пройденного материала расчета мощности

Чтобы закрепить пройденный материал, следует попробовать данный метод на еще одном типе прибора.

Расчет сварочного трансформатора.

Возьмите маломощный трансформатор и попытайтесь рассчитать обмотку трансформатора по уже изученной технологии. Как становится понятно из формулы, мощность трансформатора прямопропорциональна площади его обмотки, из чего можно сделать выводы, что маломощные трансформаторы обладают меньшими размерами. Возьмем одного из таких представителей и измерим размер центрального лепестка. Образно данная цифра будет равна 5 миллиметрам.

Далее, если в данном оборудовании не имеется трудностей с тем, чтобы измерить ширину набора пластин, то вы можете сразу же делать расчеты. Если же вы встретили на своем пути какие-либо препятствия, как описывалось в первом случае, то тогда вам предстоит проделать аналогичные процедуры. После всех действий вы все-таки измерили данный параметр, образно подберем ширину, равную двум сантиметрам. В таком случае вам предстоит перемножить эти две цифры, и получится сечение с размером в один квадратный сантиметр.

Используя формулы для расчета мощности, можно определить, что мощность такого трансформатора составляет 0,56 ватт. Конечно же, как и предполагалось, его мощность достаточно маленькая для каких-либо серьезных устройств. В нем могут находиться две вторичные обмотки с максимальным допустимым значением тока в них в пару десятков миллиампер. Такой трансформатор сможет подойти только для устройств, которые не требуют большого потребления тока.

Если вы действительно хотите сделать правильный расчет, который покажет его реальную мощность, то вам предстоит сделать дополнительные вычисления. Так, например, еще не придумали и, скорее всего, в ближайшее время не смогут найти среду, которая бы передавала электричество без потерь. В любом проводе следует учитывать такой фактор, как потери. Например, если вы делаете подсчет в достаточно массивном трансформаторе, то и, соответственно, потери в нем будут намного больше, чем в трансформаторе с малой обмоткой. Пользуясь данными формулами, вы всегда сможете без труда быстро и правильно выполнить необходимые расчеты по мощности трансформатора.

Полезная мощность насоса — Справочник химика 21

    Полезная мощность насоса = Е Н) вычисляется по подаче и единичной полезной работе с помощью любой из трех формул  [c.9]

    Полезную мощность насоса определим по формуле (1.32)  [c.16]

    Полезная мощность насоса определяется по формуле (3.11)  [c.45]

    Полезная мощность насоса рассчитывается по формуле (7-5) 46.5-1100-9,81-35,3 [c.197]

    Полезная мощность насоса Мп равна энергии, которая сообщается жидкости в единицу времени. Потребляемая мощность больше полезной мощности иа величину потерь. [c.100]

    Полезная мощность насоса сообщенная жидкости, поданной потребителю, [c.261]

    Мощность, потребляемая насосом, больше полезной мощности на величину потерь. ОтноЩение полезной мощности насоса к потребляемой называется полным коэффициентом полезного действия (к. п. д.) насоса  [c.189]

    Гидравлические потери. Третьим видом потерь энергии в насосе являются потери на преодоление гидравлического сопротивления подвода, рабочего колеса и отвода, или гидравлические потери. Эти потери оцениваются гидравлическим к. п. д., который равен отношению полезной мощности насоса к мощности N (см. рис. 3-26). Согласно уравнениям (3-2), (3-29) и (3-25) [c.230]

    Полезная мощность насоса [c.180]

    Мощность. Коэффициенты полезного действия. Полезная мощность насоса — мощность, сообщаемая насосом подаваемой жидкой среде  [c.55]

    Полезная мощность насоса представляет собой мощность, сообщаемую насосом подаваемой жидкой среде и определяемую зависимостью [c.671]

    Полезная мощность насоса N [кВт] — это мощность, сообщаемая насосом потоку жидкости. Полезная мощность насоса определяется по формуле  [c.39]

    Потребляемой мощностью насоса называется энергия, подводимая к насосу от двигателя за единицу времени. Потребляемую мощность можно определить так. Каждая единица веса жидкости, прошедшая через насос, приобретает энергию в количестве Н м за единицу времени через насос проходит жидкость весом Qpg. Следовательно, энергия, приобретенная за единицу времени жидкостью, прошедшей через насос, или полезная мощность насоса [c.183]

    Для оценки насосного агрегата в целом служит к. п. д. агрегата (насосной установки) г)а, вычисляемый как отношение полезной мощности насоса к мощности агрегата (в случае электрического привода насоса мощность агрегата —электрическая мощность на клеммах двигателя). [c.56]

    Полная полезная мощность насоса [c.96]

    Эффективность исполь ювания энергии насосом оценивают к. п. д. насоса ц, представляющим собой отношение полезной мощности насоса к мощности насоса (подводимой на вал) [c.24]

    Мощность насоса можно определить из следующих соображений каждой единице веса жидкости насос передает энергию в количестве Н м, за единицу времени через насос протекает жидкость весом Qy. Следовательно, энергия, передаваемая насосом жидкости за единицу времени, или полезная мощность насоса [c.177]

    Мощность и к. п. д. насоса.Полезная мощность насоса определяется по формуле (256). Индикаторная мощность насоса N1 квт) [c.345]

    Полезная мощность насоса тратится на перемещение масла из резервуара к местам потребления и складывается из работы, затрачиваемой на всасывание и нагнетание. При всасывании насос, расположенный выше зеркала масла в резервуаре, производит работу, равную подъему расхода на высоту, [c.95]

    В том случае, когда насос располагается ниже зеркала масла в резервуаре, а напором, потерянным во всасывающей трубе, можно пренебречь, полная полезная мощность насоса определяется по формуле [c.96]

    Полезная мощность насоса Мп кВт [c.665]

    Объемный КПД насоса представляет собой отношение полезной мощности насоса к сумме полезной мощности и мощности, потерянной с утечками, и определяется по формуле  [c.672]

    Полезная мощность насоса затрачиваемая им на сообщение жидкости энергии, равна произведению удельной энергии на массовый расход pgQ жидкости  [c.165]

    Классификация насосов по основным параметрам включает в себя такие показатели, как номинальная полезная мощность насоса, номинальная подача и напор. Таким образом, насосы классифицируются по крупности. Условное деление насосов по крупности приведено в табл. 1. [c.9]

    Насос можно рассматривать как машину, поднимающую V м /с жидкости плотностью р кг/м с глубины кгв м на высоту hr м. Сумма Яг = Лгв + hm носит название полной геометрической высоты подачи. Подъем жидкости на высоту Яр сопряжен, как известно, с гидравлическими потерями во всасывающем (Лпв) и нагнетательном (Нш,) трубопроводах. Сумма Н, + + /inn + /inn = м. носящая название манометрической высоты подачи, может быть найдена суммированием показаний вакуумметра и манометра, включенных непосредственно перед входом жидкости в цилиндр насоса и на выходе из него. Таким образом, полезная мощность насоса составляет (в кВт)  [c.114]

    Объемный КПД насоса равен отношению полезной мощности насоса к сумме полезной мощности и мощности, потерянной с утечками  [c.62]

    Из анализа баланса мощностей на насосе (рис. 5.21,д) следует, что потребляемая мощность подводится к валу насоса, а затем преобразуется в индикаторную мощность Л ,- в рабочей камере. При этом преобразовании часть мощности теряется на механические потери Л , равные сумме потерь на жидкостное Л/ и сухое трение Индикаторная мощность Л/ при вытеснении жидкости в трубопровод преобразуется в полезную мощность насоса Л пш.- При этом преобразовании часть мощности теряется с объемными потерями Ыу (утечки жидкости через зазоры), а часть Nr тра- [c.139]

    Полезная мощность насоса равна произведению удельной энергии — напора на весовое количество жидкости, подаваемое в единицу времени, т. е. [c.8]

    Оц — полный расход насыщенного пара уд. —удельный расход насыщенного пара — полный расход перегретого пара уд удельный расход перегретого пара // —полезная мощность насоса [c.126]

    Зная и Я, можно определить полезную мощность насоса, испытуемого на воде, по формуле [c.174]

    С увеличением длины проточной части лабиринтных насосов их к. п. д. т) / несколько возрастает, так как при этом повышается полезная мощность насоса, а потери дискового трения остаются примерно постоянными. [c.31]

    Коэффициентом полезного действия насоса 1Г]н называется отношение полезной мощности насоса к мощности насоса  [c.141]

    Далее вычисляют для каждого из значений Q я Н полезную мощность насоса по уравнению [c.61]

    Потребляемая насосом-мощноств. N (мощность на налу насоса) больше поле шой мощности V,, на величину потерь в насосе. Эти потери мощности оцениваются к. п. д. г насоса, который равен отношению полезной мощности насоса к потребляемой им мощности двигателя  [c.177]

    Здесь т)н = т)гТ1оТ1 — полный коэффициент полезного действия насоса, выражающий отношение полезной мощности насоса к мощности на его валу. [c.114]

---

полезная мощность двигателя — это… Что такое полезная мощность двигателя?

полезная мощность двигателя

3.4.1 полезная мощность двигателя (engine net power): Полезная мощность двигателя в соответствии с ИСО 9249.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

• полезная мощность
• полезная мощность насоса (мощность, отдаваемая насосом) P_u

Смотреть что такое «полезная мощность двигателя» в других словарях:

• полезная мощность — 3.10 полезная мощность: Эффективная мощность в киловаттах, полученная на испытательном стенде на хвостовике коленчатого вала или измеренная методом по ГОСТ Р 41.85. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Мощность двигателя — характеризует полезную работу, производимую двигателем в единицу времени. Мощность газотурбинного двигателя Ne = GB/Nуд зависит от секундного расхода воздуха GB и удельной мощности Nуд (при GB = 1 кг/с), определяемой параметрами… …   Энциклопедия техники

• Полезная мощность —         мощность, которую можно получить на валу двигателя; то же, что Эффективная мощность …   Большая советская энциклопедия

• мощность двигателя — мощность двигателя — характеризует полезную работу, производимую двигателем в единицу времени. Мощность газотурбинного двигателя Nе = Gв/Nуд зависит от секундного расхода воздуха Gв и удельной мощности Nуд (при Gв = 1 кг/с), определяемой… …   Энциклопедия «Авиация»

• мощность двигателя — мощность двигателя — характеризует полезную работу, производимую двигателем в единицу времени. Мощность газотурбинного двигателя Nе = Gв/Nуд зависит от секундного расхода воздуха Gв и удельной мощности Nуд (при Gв = 1 кг/с), определяемой… …   Энциклопедия «Авиация»

• мощность — 3.6 мощность (power): Мощность может быть выражена терминами «механическая мощность на валу у соединительной муфты турбины» (mechanical shaft power at the turbine coupling), «электрическая мощность турбогенератора» (electrical power of the… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Полезная нагрузка космического аппарата — или полезный груз космического аппарата  это количество, тип или масса полезного оборудования, ради которого создается или запускается данный космический аппарат. В технической литературе обычно используются сокращения этого термина: «ПГ»… …   Википедия

• Номинальная мощность — 4а. Номинальный ток светового прибора Ток, указанный изготовителем на световом приборе Источник: ГОСТ 16703 79: Приборы и комплексы световые. Термины и определения оригинал документа …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Индикаторная мощность —         двигателя, полезная работа, совершаемая газами в цилиндре поршневого двигателя в единицу времени; определяется путём обработки индикаторных диаграмм (См. Индикаторная диаграмма), полученных при испытании двигателя. И. м. данного двигателя …   Большая советская энциклопедия

• стандартная эксплуатационная мощность — 3.24 стандартная эксплуатационная мощность: Длительная тормозная мощность, объявленная изготовителем, которую двигатель может развивать, используя только существенное зависимое вспомогательное оборудование, в период между техническими… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Мощность и коэффициент полезного действия — урок. Физика, 8 класс.

Мощность по своей сути является скоростью выполнения работы. Чем больше мощность совершаемой работы, тем больше работы выполняется за единицу времени.

Среднее значение мощности — это работа, выполненная за единицу времени.

Величина мощности прямо пропорциональна величине совершённой работы \(A\) и обратно пропорциональна времени \(t\), за которое работа была совершена.

Мощность \(N\) определяют по формуле:

N=At.

 

Единицей измерения мощности в системе \(СИ\) является \(Ватт\) (русское обозначение — \(Вт\), международное — \(W\)).

Для определения мощности двигателя автомобилей и других транспортных средств используют исторически более древнюю единицу измерения — лошадиная сила (л.с.), 1 л.с. = 736 Вт.

Пример:

Мощность двигателя автомобиля равна примерно \(90 л.с. = 66240 Вт\).

Мощность автомобиля или другого транспортного средства можно рассчитать, если известна сила тяги автомобиля \(F\) и скорость его движения (v).

N=F⋅v

Эту формулу получают, преобразуя основную формулу определения мощности.

 

Ни одно устройство не способно использовать \(100\) % от начально подведённой к нему энергии на совершение полезной работы. Поэтому важной характеристикой любого устройства является не только мощность, но и коэффициент полезного действия, который показывает, насколько эффективно используется энергия, подведённая к устройству.  

Пример:

Для того чтобы автомобиль двигался, должны вращаться колёса. А для того чтобы вращались колёса, двигатель должен приводить в движение кривошипно-шатунный механизм (механизм, который возвратно-поступательное движение поршня двигателя преобразует во вращательное движение колёс). При этом приводятся во вращение шестерни и большая часть энергии выделяется в виде тепла в окружающее пространство, в результате чего происходит потеря подводимой энергии. Коэффициент полезного действия двигателя автомобиля находится в пределах \(40 — 45\) %. Таким образом, получается, что только около \(40\) % от всего бензина, которым заправляют автомобиль, идёт на совершение необходимой нам полезной работы — перемещение автомобиля.

Если мы заправим в бак автомобиля \(20\) литров бензина, тогда только \(8\) литров будут расходоваться на перемещение автомобиля, а \(12\) литров сгорят без совершения полезной работы.

Коэффициент полезного действия обозначается буквой греческого алфавита \(«эта»\) η, он является отношением полезной мощности \(N\) к полной или общей мощности Nполная.

 

Для его определения используют формулу: η=NNполная. Поскольку по определению коэффициент полезного действия является отношением мощностей, единицы измерения он не имеет.

 

Часто его выражают в процентах. Если коэффициент полезного действия выражают в процентах, тогда используют формулу: η=NNполная⋅100%.

 

Так как мощность является работой, проделанной за единицу времени, тогда коэффициент полезного действия можно выразить как отношение полезной проделанной работы \(A\) к общей или полной проделанной работе Aполная. В этом случае формула для определения коэффициента полезного действия будет выглядеть так:

 

η=AAполная⋅100%.

 

Коэффициент полезного действия всегда меньше \(1\), или \(100\) % (η < 1, или η < \(100\) %).

 

Источники:

E. Šilters, V. Regusts, A. Cābelis. «Fizika 10. klasei», Lielvārds, 2004, 256 lpp.

(Э. Шилтерс, В. Регустс, А. Цабелис. «Физика для 10 класса», Lielvārds, 2004, 256 стр.)

Полезная мощность насоса — Энциклопедия по машиностроению XXL

Гидравлические потери. Третьим видом потерь энергии в насосе являются потери на преодоление гидравлического сопротивления подвода, рабочего колеса н отвода, или гидравлические потери. Они оцениваются гидравлическим КПД i]r, который равен отногаению полезной мощности насоса ТУц к мощности N (см. рис. 2.5). Согласно уравнениям (2.2), (2.5) и (2.))  [c.160]

Полезная мощность насоса Nn QPn. (3-6)  [c.275]

КПД насоса представляет отношение полезной мощности насоса М (энергии, сообщаемой в единицу времени потоку жидкости) к мощности, потребляемой насосом. Л/дв .  [c.410]

Полезная мощность насоса выражается формулой  [c.423]

Полезная мощность насоса и мощность, потребляемая гидродвигателем, определяются как мощность потока по уравнению (4.39)  [c.149]

Мощность и КПД насоса. Рабочие органы насоса (лопасти, поршни) постоянно совершают работу над потоком жидкости за счет энергии, подводимой от двигателя. Мощность, потребляемая насосом, представляет собой работу, совершаемую насосом в единицу времени. Различают полезную мощность насоса Л/ и мощность N, потребляемую насосом.  [c.312]

Под полезной мощностью насоса понимают мощность, затрачиваемую рабочими органами насоса на сообщение энергии потоку жидкости. Если каждая единица массы жидкости в единицу времени УИ = 1/р приобретает в насосе энергию gH, то энергия, приобретенная жидкостью на выходе из насоса, или полезная мощность, Вт  [c.312]

Вследствие наличия потерь в насосе (гидравлических, механических и объемных), которые могут быть оценены полным к. п, д. насоса г), мощность двигателя Л/, потребляемая насосом, будет больше полезной мощности насоса  [c.237]

Полезную мощность насоса определяют по гидравлическим параметрам в виде произведения  [c.321]

Полезная мощность Насоса  [c.125]

Отношение полезной мощности насоса к мощности насосного агрегата  [c.126]

Отношение полезной мощности насоса к сумме полезной мощности и мощности, затраченной на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе  [c.126]

Отношение полезной мощности насоса к сумме полезной мощности и мощности, потерянной с утечками  [c.126]

Потребляемая насосом мощность N больше полезной мощности Мп на величину потерь мощности в насосе. Эти потери оцениваются КПД насоса г], который равен отношению полезной мощности насоса к потребляемой нм мощности двигателя  [c.132]

Пример 6.1. Определить полезную мощность насоса, если объемная подача насоса равна 0,2 м /с, плотность жидкости 800 кг/м и напор 100 м.  [c.134]

Пример 7.3. Определить полезную мощность насоса по следующим данным. Объемная подача насоса Q=0,4 м с геодезическая высота всасывания Нг — 4 м потери напора во всасывающей трубе /гв=0,5 м геодезическая высота нагнетания Яг.н=41 м потери напора в напорной трубе Лн=5,5 м полный КПД насоса т н=0,9.  [c.203]

Мощность, которую получаем в виде потока жидкости под давлением, называется полезной мощностью насоса (в дальнейшем просто мощность насоса)  [c.157]

Так как мощность, подводимая к турбине, есть не что иное, как полезная мощность насоса Н,, = Ну, то внутренний к. п. д. турбины равен  [c.9]

Полезная мощность насоса — это мощность, сообщаемая на- сосом подаваемой жидкой среде,  [c.108]

Решение. Рассчитаем сначала полезную мощность насоса по формуле (9.9)  [c.111]

Полезная мощность насоса  [c.145]

Полезная мощность насоса тратится на перемещение масла из резервуара к местам потребления и складывается из работы, затрачиваемой на всасывание и нагнетание. При всасывании насос, расположенный выше зеркала масла в резервуаре, производит работу, равную подъему расхода на высоту,  [c.95]

Полная полезная мощность насоса  [c.96]

В том случае, когда насос располагается ниже зеркала масла в резервуаре, а напором, потерянным во всасывающей трубе, можно пренебречь, полная полезная мощность насоса определяется по формуле  [c.96]

Пример 2.3. Определить полезную мощность насоса (рис. 2.5), перекачивающего бензин (р = 750 кг/м ) из резервуара А в резервуар В, если h = 1 м = 5 м расход бензина б = 10 м /с D=0,1 м d = 0,05. Потери во всасывающей линии равны 2 м, а в нагнетательной 5 м. Оба резервуара открытые.  [c.57]

Тогда полезная мощность насоса N  [c.58]

Определим полезную мощность насоса по (213)  [c.89]

Полезная мощность насоса 161 Потери давления 76  [c.237]

Полезная мощность насоса в л. с.  [c.376]

Полный к. п. д. насоса есть отношение полезной мощности насоса к мощности, отданной насосу двигателем  [c.377]

Полезная мощность насоса определяется по формуле (147), а индикаторная мощность для одного плунжера или одной стороны поршня — по формуле (150). Мощность N, передаваемая приводному насосу при наличии электропривода, определяется при помощи мотор-весов или по показаниям электроприборов. Потери на промежуточную передачу — транс-, миссию, редуктор и т. п. — обусловливаются заранее.  [c.385]

Полезная мощность насоса определяется по формуле  [c.55]

Эффективная (полезная) мощность насоса выражается формулой  [c.126]

Решение. Полезную мощность насоса определяем по формуле  [c.22]

Мощность насоса N больше полезио г могциостн Л п на величину потерь в насосе. Эти потери оцениваются КП 1, насоса ц, который равен отношению полезной мощности насоса к потребляе.мой  [c.158]

Полезная мощность насоса. Полезная работа насоса заключается в перемещении fQ кг,сек жидкости с уровня во всасывающем колпаке на уровень в на1нетательном и в создании в первом разрежения Нд , а во втором — давления (фиг. 71).  [c.376]

---

Генеральный директор

NET Power объявляет о строительстве четырех новых газовых заводов с нулевым выбросом

Прототип газовой электростанции NET Power с нулевым уровнем выбросов в ЛаПорте, штат Техас.

Чистая мощность Прототип электростанции

NET Power, работающей на природном газе, работает, заявил сегодня генеральный директор компании, объявив, что начнется строительство первых четырех действующих станций.

«В 2018 году мы добились успеха, а в 2018 году мы также показали, что весь цикл работает», — сказал генеральный директор NET Power Билл Браун.«На данный момент у нас есть четыре разных завода по всему миру».

Браун сказал, что более подробная информация о четырех заводах будет предоставлена ​​«в должное время», но что компания испытала «огромный спрос» на более мелкие заводы — мощностью 25 мегаватт.

«У нас есть несколько поставщиков, которые хотят производить все имеющееся у нас оборудование», — сказал он. «Итак, у нас есть несколько поставщиков, и эти заводы будут объявлены в должное время».

Многие активисты и эксперты приветствовали концепцию NET Power, которая изменила правила игры.Браун был представлен сегодня на веб-семинаре Атлантического совета принцем Чарльзом, который возглавляет усилия по обеспечению устойчивого развития бизнеса.

«Я был очень вдохновлен, узнав о революционной технологии NET Power, цикле Аллама-Фетведта, который преобразует природный и возобновляемый газ в энергию с нулевым уровнем выбросов с использованием двуокиси углерода, одновременно снижая стоимость энергии», — сказал Чарльз. «Такой замечательный и гениальный инженерный подвиг — это именно та новость, которая нам нужна здесь, в один из самых критических и трудных периодов в мировой истории.”

Когда концепция NET Power еще была на бумаге, С. Хулио Фридман, эксперт Колумбийского университета по улавливанию углерода, сказал: «Если этот завод заработает, никто больше не будет строить парогазовые установки. Они строят такие вещи».

Стандартные парогазовые установки вращают одну турбину с пылающей смесью воздуха и газа, используя тепло для производства пара, вращающего вторую турбину. В установке NET Power не требуется неэффективный процесс нагрева воды для пара.

Электростанция NET Power улавливает углекислый газ, который традиционные растения выбрасывают в атмосферу.Он использует этот CO2 под давлением, когда газ приобретает некоторые из свойств жидкости, для улавливания тепла от растения.

Этот «сверхкритический» CO2 заменяет воду, используемую на традиционных электростанциях.

Часть этого CO2, нагретого до 720º C, возвращается в камеру сгорания в сочетании с чистым кислородом, чтобы ускорить сгорание большего количества газа. Больше CO2 улавливается для коммерческих рынков, где его можно использовать для газирования газированных напитков, для удаления кофеина из кофе и чая, для производства строительных материалов или для увеличения добычи нефти и газа.

Продажа этих продуктов — не только CO2, но также воды, азота и аргона — покроет некоторые затраты завода, например, производство кислорода. Но Браун говорит, что станции NET Power смогут конкурировать с установками комбинированного цикла даже без продажи продукции.

Генеральный директор NET Power Билл Браун

Чистая мощность

«Я бы не сказал, что завод номер 1-29, но завод номер 30, мы там», — сказал он в 2016 году.

Сегодня он сказал: «Мы ожидаем, что всего за несколько итераций мы выйдем на уровень ниже комбинированного цикла.”

По его словам в 2016 году, электростанция

A NET сможет конкурировать везде, где есть цена на углерод, например, в Европе, без необходимости продавать какой-либо CO2. «Если у нас будет CO2 на уровне 10 долларов за тонну, это будет экономически выгодно для всего».

По его словам, там, где нет цены на углерод, NET Power станет конкурентоспособной за счет экономии на масштабе после того, как будет построено 30 станций, сказал он, но продажа производимой на ней продукции может немедленно сделать ее конкурентоспособной.

Toshiba построила турбину в центре демонстрационного завода NET Power.Инвестиции поступили от Exelon, Oxy Low Carbon Ventures и Chicago Bridge and Iron Company, которая с тех пор объединилась с McDermott International.

NET Power — это компания-разработчик программного обеспечения, которая лицензирует свою технологию вместо того, чтобы строить сами заводы. В то время как количество ее заводов по производству природного газа растет, компания сосредотачивается на преобразовании своего демонстрационного завода в ЛаПорте, штат Техас, для работы на возобновляемом синтез-газе.

Послушайте мое интервью 2018 г. с генеральным директором NET Power Биллом Брауном:

Net Zero Natural Gas Plant — The Game Changer

Настоящая технология, меняющая правила игры, демонстрируется, когда мы сидим в наших кондиционированных помещениях и читаем это.И это демонстрирует компания Net Power из Северной Каролины на новом заводе в Ла-Порте, штат Техас.

Демонстрационная установка

NET Power мощностью 50 МВт в Ла-Порте, штат Техас.

Чистая мощность

Процесс включает сжигание ископаемого топлива с кислородом вместо воздуха для выработки электроэнергии без выброса углекислого газа (CO2). Отказ от использования воздуха также позволяет избежать образования NOx, основного загрязнения атмосферы и здоровья, выбрасываемого газовыми заводами.

Включенные в группу технологий, известных как улавливание и связывание углерода (CCS), заводы по производству ископаемого топлива с нулевым уровнем выбросов были мечтой, никогда не реализованной на практике, поскольку всегда, кажется, стоит дорого, добавляя от 5 до 10 центов за кВтч. .Вероятно, это связано с тем, что большинство попыток просто добавляют еще один шаг после традиционных шагов по производству электроэнергии, почти как запоздалую мысль.

Некоторые электростанции, работающие на ископаемом топливе, попытались, но потерпели неудачу, самая известная из них — угольная электростанция стоимостью 7,5 млрд долларов в Кемпере, штат Миссисипи.

Но эта новая технология полностью меняет шаги и подход с нуля. Он основан на цикле Аллама-Фетведта, сокращенно — на цикле Аллама. Это новый кислородно-топливный сверхкритический цикл с высоким давлением CO ₂ , который вырабатывает дешевую электроэнергию из ископаемого топлива при практически нулевых выбросах в атмосферу.

Весь CO ₂ , который образуется в цикле, производится как побочный продукт высокого давления, готовый к использованию в трубопроводе, для использования в повышенных нефтеотдаче и промышленных процессах, или который может быть изолирован под землей в плотных геологических формациях, где он не будет выбраться в атмосферу на миллионы лет.

Цикл Аллама также означает, что электростанция намного меньше и может быть размещена на большем количестве площадей, чем старые электростанции.

Цикл Аллама нового завода по производству природного газа Net Power с нулевым уровнем выбросов.

Полезная мощность

Эта электростанция мощностью 50 МВт в Техасе демонстрирует, что технология работает, особенно для инвесторов. Таким образом, у проекта есть несколько сильных партнеров в качестве партнеров — Exelon Generation будет управлять заводом, инфраструктурная фирма McDermott International (ранее CB&I) будет обеспечивать проектирование и строительство, 8 Rivers Capital, изобретатель технологии NET Power, будет обеспечивать непрерывное развитие технологий, и Oxy Low Carbon Ventures, дочерняя компания Occidental Petroleum, присоединились к NET Power в качестве инвестора в конце прошлого года.

Toshiba разработала камеру сгорания и турбину CO ₂ и продолжает доработку.

Большинство электростанций используют тепловые энергетические циклы для производства энергии. Эти системы создают тепло за счет сжигания ископаемого топлива с использованием кислорода воздуха. На угольных электростанциях это происходит в большом котле, где сжигается уголь и кипятится вода для создания пара под высоким давлением. Затем этот пар высокого давления расширяется через паровую турбину, создавая энергию.

На газотурбинных электростанциях с комбинированным циклом природный газ или синтез-газ угля сжигают в камере сгорания со сжатым воздухом.Затем нагретые газы расширяются и приводят в движение газовую турбину. Выхлоп турбины очень горячий, поэтому он впоследствии используется для кипячения воды для создания пара высокого давления и привода паровой турбины, тем самым комбинируя циклы. В обеих системах водяной пар необходим для процесса в качестве рабочего тела.

Не так на заводе Allam Cycle, таком как NET Power. На их демонстрационной установке в Техасе природный газ сжигается со смесью горячего CO2 и кислорода, известной как кислородное сжигание. На заводе используется стандартная криогенная установка разделения воздуха для выработки кислорода, объединяющая тепло этой установки.

Паразитная нагрузка при производстве кислорода включена в их показатели эффективности, и из-за высокой собственной эффективности цикла Аллама это не сильно меняет экономику.

Получающаяся в результате рабочая жидкость представляет собой смесь CO2 под высоким давлением и воды, которая впоследствии расширяется через турбину и затем охлаждается в теплообменнике (рекуператоре).

Это ключ. Турбина вращается не паром, а СО2.

Затем вода конденсируется и отделяется, оставляя чистый парофазный поток CO2.Этот поток сжимается и снова перекачивается до высокого давления для повторного использования, но избыточный CO2 направляется в трубопровод, готовый к экспорту.

Оставшийся поток жидкости повторно нагревается в рекуператоре и возвращается в камеру сгорания, где горячий CO2 под высоким давлением помогает камере сгорания достичь конечной температуры на входе около 1150 ° C, поскольку он сгорает со свежим природным газом и кислородом. высокая температура значительно повышает эффективность.

Установка также может иметь воздушное охлаждение за счет небольшой эффективности, чтобы избежать использования воды в засушливых регионах и фактически производить воду из метана и кислорода.

Используя рабочую жидкость CO2 при очень высоких давлениях в отличие от пара, NET Power избегает фазовых изменений, которые приводят к тому, что паровые циклы становятся неэффективными. Вместо того, чтобы управлять паровым циклом и терять тепловую энергию вверх по стеку, NET Power удерживает тепло в системе, что означает, что турбине требуется меньше топлива для достижения требуемой рабочей температуры.

А у них даже стека нет.

Федеральные налоговые льготы для проектов по улавливанию углерода помогают начать эту демонстрацию, предоставляя налоговый кредит в размере 50 долларов на каждую тонну улавливаемого углерода.Завод NET Power улавливает весь свой CO2 в рамках своего технологического процесса, часть его перерабатывает, а часть направляет на продажу.

Адам Гофф, директор по политике NET Power, обсудил, как эта технология действительно повлияет на глобальное потепление — в развивающихся странах. Эти страны отчаянно нуждаются в энергии и планируют установить тысячи традиционных угольных электростанций, что представляет собой самый большой потенциальный рост выбросов углерода в течение следующих нескольких десятилетий.

Саид Гофф: «… большинство проектов не будут реализованы в США.С. Они будут в ваших развивающихся странах Азии и Африки, поэтому вы увидите Китай, Индию, Индонезию. Для этого нужно быть очень дешевым. Вы должны иметь паритет затрат, если не лучше, чем паритет затрат с традиционной генерацией ».

Угол СО2 уникален. Завод NET Power производит высококачественный побочный продукт CO2 под высоким давлением, готовый для трубопроводов. Этот CO2 можно изолировать или использовать в промышленных процессах, таких как повышение нефтеотдачи. МУН — это многолетний процесс, в котором CO2 используется для извлечения значительно большего количества нефти из старых нефтяных месторождений при постоянном хранении CO2 под землей.Только в Соединенных Штатах 85 миллиардов баррелей нефти могут быть извлечены с использованием ПНП.

Большинство промышленных технологий улавливания СО2 не могут производить экономически эффективный СО2 с возможностью повышения нефтеотдачи, несмотря на тот факт, что отрасль испытывает огромный дефицит СО2. NET Power будет обладать как мощностью, так и экономичностью, чтобы позволить отрасли повышения нефтеотдачи использовать этот обширный ресурс, одновременно изолировав CO2 от тысяч подземных электростанций.

И геологическое связывание СО2 может оказаться трудным.Да, мы можем использовать CO2 сейчас, но если мы перейдем к этим установкам с нулевым чистым нулевым выбросом, нам не хватит промышленных потребностей во всем CO2, генерируемом ежегодно триллионами кВтч.

Значит, его придется закачивать под землю, и иногда возникают побочные эффекты, такие как землетрясения. Но мы можем решить эту проблему геоинженерии. Норвегия без особых проблем хранит более 20 миллионов тонн CO2, а компания Archer Daniels Midland улавливает CO2 в Иллинойсе без особых проблем.

Еще более интересна стоимость электроэнергии, производимой Net Power.Завод не просто продает электроэнергию, как большинство заводов, он также продает CO2 и другие побочные продукты цикла, включая азот и аргон.

По словам Гоффа, эти продажи снижают стоимость электроэнергии на заводе NET Power до 1,9 цента за киловатт-час, по сравнению с 4,2 цента для традиционной газовой электростанции с комбинированным циклом, что делает его самым дешевым источником электроэнергии и без выбросов углерода.

Если завод в Ла-Порте будет работать так, как ожидалось, и как это было до сих пор, это действительно изменит правила игры для природного газа.Поскольку Соединенные Штаты потребляют больше природного газа, чем любая другая страна в мире, а добывать его из-под земли становится все дешевле, это непростая игра.

Электростанция компании

Net Power стоимостью 150 миллионов долларов была построена в Техасе. Человечество должно молиться о его успехе

В техасском городе Ла-Порт, примерно в 30 милях от Хьюстона, электростанция будущего вырабатывает достаточно электроэнергии, чтобы одновременно снабжать энергией 5 000 домов. Он сжигает старомодное ископаемое видов топлива.А при этом не производит выбросов углерода.

Net Power, стартап из Дарема, Северная Каролина, стоящий за заводом, ставит перед собой задачу доказать, что это не только возможно, но и является потенциальным решением проблемы одного из крупнейших факторов изменения климата. Если все пойдет хорошо, растение станет первым из многих подобных ему во всем мире.

Компания Net Power, основанная в 2008 году, прошла долгий путь к созданию электростанции нового типа, которая понравится признанным энергетическим компаниям.Есть надежда, что этот первый завод послужит подтверждением концепции, необходимой для того, чтобы показать отрасли путь к нулевым выбросам, а для Net Power — путь к прибыльности.

В течение многих лет энергетическая промышленность экспериментировала с экологически безопасным процессом, известным как улавливание и хранение углерода (CCS). Он делает именно то, что звучит: вырабатывает энергию и улавливает побочный продукт углекислого газа, поэтому он не может выбраться в атмосферу. Теоретически это компенсировало бы климатические последствия сжигания ископаемого топлива.

Хотя с научной точки зрения этот процесс правдоподобен, обычно он чрезмерно дорогостоящий. Во-первых, это требует строительства дополнительных мощностей для улавливания углерода. Затем, когда эти объекты построены, они потребляют так много энергии, что в конечном итоге сводят на нет многие экологические преимущества, которые они призваны достичь.

Британский инженер-химик Родни Аллам мог бы найти способ изменить это. В конце 2000-х группа во главе с бывшим управляющим директором Morgan Stanley Биллом Брауном сформировала 8Rivers, венчурную компанию, которая инкубирует стартапы, работающие над решениями крупномасштабных проблем.Первое место в списке фирмы: энергетика.

Вскоре старый одноклассник Брауна указал ему в сторону Аллама. Эти двое назначили встречу в Лондоне. «У Родни были некоторые идеи, — говорит Браун. «Довольно быстро мы поняли, что у нас есть наш парень».

Allam разработал новый процесс сжигания топлива, который предполагает улавливание углекислого газа на стадии сжигания. Он присоединился к 8Rivers, которая объединилась с двумя крупными компаниями — инжиниринговой фирмой McDermott International и энергетической компанией Exelon Generation — которые вложили в общей сложности 150 миллионов долларов в создание и финансирование Net Power.

Процесс, который делает Net Power настолько инновационным, теперь получил название цикла Аллама, позволяет рециркулировать большую часть углекислого газа, выделяющегося при сгорании. Углерод, который не используется повторно, улавливается. Затем его можно закачать под землю, где он постоянно поглощается горными породами, или продать компаниям, которые могут использовать его для других целей, таких как производство пластмасс или добыча нефти. Конечным результатом является процесс без выбросов, позволяющий производить электроэнергию в больших масштабах.

Завод в Техасе, который впервые был запущен в мае, может производить 25 мегаватт, чего достаточно для одновременного питания всех домов в городке среднего размера.Он еще не отправляет электроэнергию в местную сеть; Браун надеется, что это произойдет в течение следующих нескольких месяцев, когда завод завершит обширную серию испытаний и свяжется с техасской коммунальной компанией Ercot.

Между тем компания ищет партнерства с энергетической компанией на ее первой полноразмерной электростанции, которая будет способна производить в 12 раз больше энергии. Цель Net Power — завершить этот проект к 2022 году.

Строительство завода в Техасе обошлось в 150 миллионов долларов, и Браун говорит, что стоимость его эксплуатации будет на уровне стоимости обычной электростанции, что несомненно является критическим фактором для широкой принятие.Наша цель — пойти еще дальше.

«Мы должны сделать это дешевле, чем загрязняющие системы», — говорит Браун. «Здесь, в США, мы склонны думать, что если мы можем себе это позволить, тогда система работает. Но этого недостаточно. Мы должны сделать ее настолько дешевой, чтобы Китай и Индия выбрали ее, а развивающиеся страны — в состоянии себе это позволить «.

Это амбициозная, но стоящая задача. Производство электроэнергии является причиной около 40 процентов ежегодных выбросов парниковых газов в мире.Общие выбросы в мире выросли в 2018 году, несмотря на то, что ученые указывают на острую необходимость немедленно переломить эту тенденцию.

Net Power — не единственная компания, пытающаяся изменить способ производства энергии в мире. Depcom из Аризоны строит солнечные электростанции. В прошлом году, через пять лет после своего основания, она заняла 5-е место в списке Inc. 5000 самых быстрорастущих частных компаний в стране. Растут и ветряные фермы: ветряные электростанции обеспечивали почти 7 процентов от общего энергоснабжения США в 2018 году по сравнению с 1 процентом десятилетием ранее.

Хотя электростанции Net Power не производят выбросов, критики могут указать на то, что они по-прежнему сжигают природный газ. «В будущем необходимо значительно снизить зависимость от ископаемого топлива», — говорит Джеймс Маллиган, сотрудник Института мировых ресурсов, возглавляющий проекты по изменению климата.

Тем не менее, переход на возобновляемые источники энергии может быть трудным и дорогостоящим, поэтому Маллиган говорит, что такое решение, как Net Power, является практическим путем вперед. «Было бы глупо убирать этот вариант со стола, потому что мы скорее убьем, чем реформируем отрасль ископаемого топлива.«

« Все, — говорит он, — должны молиться об успехе ».

Net Power успешно запустила свою электростанцию ​​на ископаемом топливе с нулевым уровнем выбросов — Quartz

Энергетический стартап в США Net Power объявил, что он успешно запустил свой завод по производству природного газа в Ла-Порте, штат Техас. В эпоху изменения климата, когда сокращение выбросов должно быть нашей основной целью, может показаться странным празднование запуска завода по сжиганию ископаемого топлива. Но Net Энергетика уникальна. Его новый объект — первая электростанция, работающая на ископаемом топливе, которая обещает эффективно улавливать все выбросы без дополнительных затрат, и 30 мая она прошла важный этап на пути к коммерциализации экологически чистой технологии.

Базовая технология, называемая улавливанием и хранением углерода (CCS), существует с 1970-х годов. Но только недавно модели смягчения последствий изменения климата начали интегрировать крупномасштабные УХУ в свои планы. Несмотря на то, что возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра и солнца, дешевеют с каждым днем, сегодня мир по-прежнему получает 80% своей энергии из ископаемого топлива. И поскольку мы откладываем дату, когда мир в целом начнет сокращать выбросы (2017 год установил новый рекорд глобальных выбросов), мы не можем позволить себе роскошь ждать, пока энергетический переход произойдет сам по себе, если мы хотят не упустить парижские климатические цели.CCS — это связующая технология, которая помогает нам избежать катастрофического изменения климата.

Пилотный завод Net Power стоимостью 150 миллионов долларов недалеко от Хьюстона использует цикл Аллама, названный в честь его изобретателя Родни Аллама. Как ранее сообщал Quartz, вот как это работает:

В небольшой турбине камера сгорания сжигает природный газ и чистый кислород, производя только диоксид углерода и воду, в камере, которая уже заполнена сверхкритическим диоксидом углерода при высоком давлении и температуре. Это немалый подвиг; это похоже на попытку зажечь спичку, в то время как кто-то изо всех сил пытается ее погасить с помощью огнетушителя.При сгорании образуется дополнительный углекислый газ, немного воды и много тепла. Эта горячая смесь под высоким давлением затем проходит через газовую турбину, где давление вращает вал для выработки электроэнергии.

Слегка охлажденная смесь выходит из турбины, затем разделяется на части. Необходимое количество диоксида углерода сжимается, чтобы снова стать сверхкритическим, и добавляется обратно в исходную камеру, поддерживая постоянное количество газа, циркулирующего через систему. Оставшийся чистый поток CO2 можно похоронить под землей.И (чистая) вода сливается. Передача тепла в этом процессе настолько эффективна, что на каждую единицу энергии, удерживаемую в природном газе, цикл Аллама производит 0,8 единиц электроэнергии (по сравнению с 0,6 единиц, производимых на самых современных электростанциях, работающих на природном газе).

Вы можете узнать больше в нашей функции, о которой было сообщено в сентябре, когда Net Power находилась на заключительном этапе строительства и тестирования. Теперь это завершено, хотя и с опозданием на несколько месяцев, и теперь можно запустить полный цикл, по словам Уокера Диммига, руководителя 8Rivers, технологической фирмы, которая владеет Net Power совместно с энергетической фирмой Exelon Generation и инженерной фирмой McDermott International.Завод еще не производит электроэнергию; Диммиг говорит, что это должно произойти в конце этого года.

Технология CCS может работать на традиционных электростанциях, работающих на ископаемом топливе, например, в Петра Нова в США и Граничной плотине в Канаде, которые вместе улавливают более 2 миллионов метрических тонн двуокиси углерода в год. Но в этих случаях улавливание выбросов снижает количество энергии, производимой на каждую единицу сжигаемого ископаемого топлива, и, таким образом, делает процесс дорогостоящим. Net Power делает ставку на то, что более высокая эффективность цикла Аллама более чем компенсирует потери энергии в процессе улавливания углерода.

Более того, за последние несколько месяцев правительство США приняло Закон о БУДУЩЕМ, который предоставляет налоговые льготы в размере до 50 долларов за каждую метрическую тонну выбросов, улавливаемых и хранящихся на электростанции или химическом заводе. «Это укрепляет нашу экономическую позицию», — говорит Диммиг.

Если компания сможет полностью ввести пилотную установку в эксплуатацию и производить энергию — она ​​сможет вырабатывать 25 МВт электроэнергии — Net Power расширит ее до полноразмерной электростанции, которая может производить до 300 МВт электроэнергии, как только как 2021 год.И хотя пилотная установка в качестве испытательного центра не будет захоронить свои уловленные выбросы, увеличенная коммерческая установка будет. Димминг не раскрывает подробностей, но говорит, что в настоящее время компания ведет переговоры с инвесторами и партнерами, чтобы это произошло.

NET Демонстрационная установка мощности | WSP

На заводе

NET Power в Техасе, США, используется новый процесс производства электроэнергии без выбросов парниковых газов. Названный циклом Аллама, в честь его изобретателя Родни Аллама, процесс сжигает природный газ с чистым кислородом для получения сверхкритического CO2 в качестве рабочего тела.Затем он приводит в действие первую в своем роде турбину, работающую на CO2. Использование чистого кислорода, а не воздуха, исключает любую возможность образования оксида азота, одного из худших загрязнителей воздуха в мире.

В то время как часть CO2, образующегося в ходе цикла Аллама, повторно нагревается и снова используется в камере сгорания для повышения эффективности цикла Аллама, оставшийся CO2 удаляется. Поскольку это побочный продукт высокой степени чистоты и высокого давления, он может быть изолирован под землей без дальнейшего сжатия для повышения нефтеотдачи (EOR).Единственный побочный продукт — небольшое количество воды.

Этот подход контрастирует с традиционным процессом, при котором газ сжигается вместе с воздухом для получения тепла. Это, в свою очередь, преобразует воду в пар для питания турбины, производя много CO2 (и оксида азота), который выбрасывается в атмосферу.

От концепции к демонстрации

WSP работает с NET Power с 2013 года, помогая перенести технологию от концептуального проектирования до демонстрации камеры сгорания и тестирования процесса.

Наш офис в Манчестере был введен в эксплуатацию в 2016 году для предоставления подробных инженерных услуг для модификаций, которые позволили демонстрационной установке также функционировать в качестве испытательной установки для камеры сгорания. Эта конструкция испытательного стенда для камеры сгорания потребовала тесного сотрудничества между NET Power и 13 офисами WSP в четырех странах.

«Наше детальное знание цикла Аллама означало, что мы смогли интегрировать испытательный стенд камеры сгорания в демонстрационный центр.Это позволило NET Power проводить тестирование на месте, а также вводить в эксплуатацию, проверять и эксплуатировать остальную часть процесса Allam Cycle, а не проводить испытания на специализированном испытательном стенде. « Стив Милвард Технический директор, WSP

Теперь, когда доказано, что этот процесс работает, следующим шагом NET Power является строительство полноразмерного завода мощностью 300 МВт.

Ископаемое топливо с нулевым уровнем выбросов

В связи с необходимостью принятия срочных мер по сокращению мировых выбросов углерода эта технология может быть использована с углем и природным газом.Мы надеемся, что это может способствовать сокращению выбросов при производстве энергии на ископаемом топливе.

В Великобритании, где последние угольные электростанции должны быть закрыты к 2025 году, эта технология может помочь стране достичь цели в области возобновляемых источников энергии. Он предлагает экологичную альтернативу, строительство и эксплуатацию которой было бы дешевле, чем у традиционной газовой электростанции.

_{* Изображение баннера любезно предоставлено NET Power и McDermott}

Компания

NET Power достигла важного рубежа по улавливанию углерода с помощью демонстрационной установки Первый пожар

Компания теперь эксплуатирует свою недорогую энергосистему на природном газе без выбросов парниковых газов

Ла-Порт, Техас (30 мая 2018 г.) –NET Power, LLC, сегодня объявила об успешном достижении первого возгорания на своей демонстрационной электростанции и испытательном центре сверхкритического диоксида углерода (CO₂), расположенной в Ла-Порте, штат Техас, включая запуск 50-мегаваттной камеры сгорания промышленного масштаба компании Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation («Toshiba»).Запуск камеры сгорания включает в себя интегрированную работу всего процесса NET Power. После тщательных испытаний камера сгорания будет интегрирована с турбиной, и будет производиться электроэнергия. NET Power нацелена на глобальное развертывание промышленных предприятий класса 300 МВт, начиная с 2021 года.

Первый пожар является важной вехой для демонстрационной установки, поскольку он подтверждает фундаментальную работоспособность и техническую основу новой энергосистемы NET Power, которая предназначена для производства недорогой электроэнергии из природного газа при практически нулевых выбросах в атмосферу, включая полное Улавливание CO₂.Это достижение также подтверждает работу камеры сгорания Toshiba в промышленных масштабах, поскольку несколько камер сгорания мощностью 50 МВт будут вместе использоваться на коммерческих объектах NET Power мощностью 300 МВт.

NET Power — это результат сотрудничества компаний Exelon Generation, McDermott и 8 Rivers Capital. Построенная за двухлетний период, демонстрационная тепловая установка компании мощностью 50 мегаватт (25 МВт) является единственной в мире промышленной электростанцией на основе сверхкритического диоксида углерода и испытательной установкой для цикла CO₂.

«Это захватывающая кульминация процесса, который требуется упорный труд и самоотверженность наших инвесторов,» сказал Чарли Баузер, президент NET Пауэра. «Мы были очень повезли собрать вместе необыкновенной группу ключевых подрядчиков и поставщиков оборудования. Поскольку благодаря совместным усилиям расширенной команды наши достижения полностью оправдали наши ожидания ».

«McDermott — мировой лидер в области лицензирования технологий для энергетической отрасли, а NET Power — ценная часть нашего текущего портфеля и нашей долгосрочной стратегии», — сказал Шон Сексстоун, вице-президент McDermott по глобальному развитию Power.«Это партнерство с NET Power также дает McDermott возможность создавать энергетические проекты, которые могут революционизировать то, как мы производим электроэнергию и улавливаем углерод».

Установка предназначена для демонстрации технологии цикла Allam Cycle от NET Power, в которой используются новая турбина и камера сгорания, разработанные специально для этого процесса компанией Toshiba. Используя диоксид углерода (CO₂) в качестве рабочего тела для привода турбины внутреннего сгорания, цикл Аллама устраняет практически все выбросы от производства электроэнергии на природном газе, не требуя дорогостоящего оборудования для улавливания углерода, снижающего эффективность.Поскольку энергетический сектор и потребители электроэнергии все больше заботятся о выбросах углерода, NET Power и Toshiba готовы предоставить рынку первую в отрасли технологию производства электроэнергии на природном газе, которая будет недорогой, гибкой и не требует выбросов углерода.

Параллельно с этими демонстрационными испытаниями установки, NET Power продвигает разработку промышленных установок природного газа мощностью 300 МВт. NET Power работает над проектами с энергетическими, нефтегазовыми и промышленными компаниями в США.С. и в мире, а также ряд государственных структур за рубежом. С принятием реформы налоговых льгот за 45 квартал в США и появлением спроса на недорогой CO₂ в промышленных процессах, использующих и улавливающих CO₂, компания видит большой спрос на установки NET Power и турбины Toshiba, который начнется в ближайшем будущем. .

Существующие газовые установки сжигают природный газ с воздухом, который представляет собой смесь кислорода и азота. Эти технологии выделяют CO₂, который сложно и дорого отделить от азота и остаточного кислорода.К сожалению, это сделало улавливание углерода нерентабельным для традиционных электростанций. NET Power решает проблемы стоимости старых технологий с помощью нового процесса — кислородно-топливного сверхкритического энергетического цикла с CO2, который позволяет эффективно производить электроэнергию и при этом устранять все выбросы в атмосферу. Система сжигает природный газ с кислородом, а не с воздухом. Кроме того, вместо использования пара в цикле используется CO₂ под высоким давлением для вращения турбины, фактически превращая проблему CO₂ в решение проблемы климата.NET Power производит только электричество, жидкую воду и готовый к трубопроводам CO2, а также ценный аргон и азот, при этом работая так же эффективно, как и большинство работающих сегодня электростанций, работающих на природном газе. Кроме того, для небольшого снижения эффективности технология может работать без воды. Эта технология станет доступным и надежным краеугольным камнем будущего экологически чистой энергии.

# # #

NET Power, LLC — компания из Дарема, Северная Каролина, разрабатывающая энергосистему Allam Cycle, работающую на природном газе.Для получения дополнительной информации посетите www.NETPower.com.

Exelon Generation , дочерняя компания Exelon Corporation (NYSE: EXC), является одним из крупнейших и наиболее эффективных производителей чистой энергии в США с генерирующей мощностью около 35 000 мегаватт. Exelon Generation управляет крупнейшим в США парком безуглеродных атомных станций мощностью 20 300 мегаватт с 23 реакторами на 14 объектах в Иллинойсе, Мэриленде, Нью-Джерси, Нью-Йорке и Пенсильвании. Exelon Generation также управляет разнообразными ветровыми, солнечными, газовыми, гидроэнергетическими, газовыми и нефтяными объектами в 18 штатах с мощностью около 15 000 мегаватт.Exelon Generation имеет лидирующие в отрасли показатели безопасности и является активным партнером и экономическим двигателем в сообществах, которые она обслуживает, обеспечивая рабочие места, благотворительные взносы и налоговые платежи, которые помогают развитию городов и регионов. Следите за новостями Exelon Generation в Twitter @ExelonGen, просмотрите канал Exelon Generation на YouTube и посетите: http://www.exeloncorp.com/companies/exelon-generation.

McDermott — ведущий полностью интегрированный поставщик технологических, инженерных и строительных решений для энергетической отрасли.Уже более века заказчики доверяют McDermott разработку и создание сквозной инфраструктуры и технологических решений — от устья скважины до резервуара для хранения — для транспортировки и преобразования нефти и газа в продукты, которые нужны миру сегодня. Наши запатентованные технологии, интегрированный опыт и комплексные решения обеспечивают надежность, инновации и добавленную стоимость энергетическим проектам по всему миру. Заказчики полагаются на McDermott в обеспечении уверенности в самых сложных проектах, от концепции до ввода в эксплуатацию.Это называется «Путь Макдермотта». Компания McDermott, работающая в более чем 54 странах, имеет локальные и глобально интегрированные ресурсы, включая около 40 000 сотрудников и инженеров, диверсифицированный флот специализированных морских строительных судов и производственные мощности по всему миру. Чтобы узнать больше, посетите www.mcdermott.com.

8 Rivers Capital, LLC — это компания из Дарема, Северная Каролина, которая является лидером в области инноваций в области устойчивых технологий масштаба инфраструктуры. Как изобретатель цикла Аллама, компания 8 Rivers фокусируется на разработке экономичных и устойчивых способов использования CO₂, улавливаемого этим циклом, включая производство этилена и других ценных продуктов и удаление примесей серы из газовых потоков.8 Rivers также разрабатывает технологии для космических запусков и магистральной связи за небольшую часть стоимости существующих технологий. Для получения дополнительной информации посетите www.8Rivers.com.

Контакт для СМИ:
Ходунки Dimmig
+1 (919) 667-1800
Walker.Dimmig@NETPower.com

Насколько реальна технология производства безуглеродного газа NET Power?

Американский стартап, входящий в консорциум с Toshiba, среди прочих, NET Power строит то, что, по его утверждению, является безуглеродной формой производства газа, которая лучше, чем все остальные.В рамках консорциума с Exelon Generation и Chicago Bridge & Iron (CB&I) компания приступила к строительству электростанции в Техасе мощностью 10 МВт, чтобы доказать свою технологию. Как его утверждения выдерживают проверку?

Прежде всего, что представляет собой инновационная технология NET Power?

Это вариант генерации цикла Брайтона, который существует уже более века. У него есть пара особенностей, которые не полностью объяснены в общедоступных документах, но, похоже, как-то связаны с тем, сколько вещей он проходит через теплообменник.Большое утверждение заключается в том, что он автоматически улавливает CO2, а не выбрасывает его в атмосферу. Вторичные заявления касаются того, что он может быть уменьшен в масштабе и не выделяет оксидов азота.

Компания использует сверхкритический CO2 в качестве механизма теплообмена для привода турбин для выработки электроэнергии. Это вместо воды. Сжигание происходит из газифицированного угля или природного газа, и в общедоступных материалах неясно, по каким материалам, хотя Net Power на своем сайте говорит только о природном газе и делает интересное заявление о нулевых выбросах, что является очевидной ерундой, хотя и находится в диапазоне скорее преувеличения. чем фигня.

Компания использует чистый кислород, чтобы уменьшить количество загрязняющих веществ в выбросах.

Они назвали это «Цикл Аллама», но никто по имени Аллам не связан с Net Power или ее головным аналитическим центром, 8 Rivers, компанией, созданной для реализации интересных идей с большим потенциалом роста доходов. Непонятно, откуда взялось это название. Кажется, что они не публикуют, не хранят свою работу в секрете, и поэтому на самом деле довольно сложно оценить их идеи. Я предполагаю, что у них есть ссылки на Toshiba и других партнеров в различных местах в рамках соглашения о неразглашении информации по конкретным вопросам.

Он один в космосе?

Нет, есть несколько консорциумов, пытающихся найти важные инновации для повышения эффективности производства газа по сравнению с генераторами комбинированного цикла. Еще никому не удалось. GE участвует в игре, как один из основных примеров организации, к которой я бы отнесся более серьезно в этой сфере.

Это дешевле, чем обычный газ или возобновляемые источники энергии?

Не согласно экономическому анализу, проведенному МЭА.Вроде бы дешевле ядерной, но это несложно. Он особенно подвержен увеличению затрат из-за новых технологий (в отличие от ветряных и солнечных).

Фактически выводит парниковые газы из атмосферы?

Ну, может быть. Поскольку он использует природный газ, всегда будут утечки метана от скважины до генератора. Это никогда не будет идеальным, но это может быть нормально в хорошо управляемых колодцах и системах распределения.

Большая проблема — это связывание углерода.Углекислый газ просто некуда поставить. Net Power говорит об увеличении нефтеотдачи, о чем обычно подозревают, когда любители ископаемого топлива думают о секвестрации углерода, поскольку это единственный источник дохода. Однако при увеличении нефтеотдачи (МУН) было использовано около 48 миллионов тонн CO2 в 2008 году, в котором я располагаю числами, а глобальные выбросы CO2 в 2015 году составили около 10 гигатонн, что примерно в 200 000 раз больше. МУН — это ошибка округления необходимого улавливания углерода. 48 миллионов тонн — это ежегодные выбросы 13 угольных электростанций из 400+, все еще работающих в США.

Стоит указать, где находятся трубопроводы CO2, а где их нет в США. Количество трубопроводов невелико, и хотя сторонники CCS и EOR настаивают на большем, строить их просто не стоит. Их всех объединяет то, что они перемещаются из малонаселенных районов в малонаселенные через малонаселенные районы. Теоретическое преимущество масштабируемых электростанций по производству природного газа, о которых заявляет NET Power, состоит в том, что они могут быть размещены в городах из-за низких выбросов.Однако это не помогает их другому преимуществу — «CO2, готовому к работе по трубопроводу».

Другие подходы к секвестрации секвестрировали крошечную часть того, что используется для повышения нефтеотдачи. Это гринвошинг.

Есть еще проблемы с ним?

Ну да. Использование CO2 и других выбросов вызывает озабоченность.

Сверхкритический CO2 — отличная штука. Как растворитель растворяет вещества и не токсичен. В качестве рабочего тела в движущемся оборудовании необходимо провести целый ряд материаловедческих исследований, чтобы найти сплавы и материалы, которые с их использованием сохранятся в течение всего срока службы электростанции.Это не непреодолимо, но вызывает беспокойство.

Природный газ — это не просто метан, также известный как Ch5, который сгорает вместе с чистым кислородом, образуя воду и CO2. Это всего лишь от 88% до 92% метана. В зависимости от источника остальной частью обычно являются азот и сероводород, а также другие вещества, такие как гелий и различные микроэлементы. Для наших целей первые два важны, потому что они являются источниками оксидов азота и оксидов серы, которые являются основными загрязнителями. Net Power утверждает, что, используя чистый кислород вместо воздуха, он избавляется от азота и, следовательно, от загрязняющих веществ закиси азота, и, возможно, уменьшает их.Я недостаточно химик, чтобы доказать это, и мне нужно было бы увидеть тесты на выбросы на различных видах топлива, прежде чем я в этом убедился.

Процесс должен отделять кислород от атмосферы и отделять CO2 от потока выбросов. Оба они требуют технологий и энергии. Это компромисс, который кажется целесообразным, но еще предстоит доказать, что он экономичен. В одном из вариантов просто время от времени добавляется немного сверхкритического CO2 в систему, а весь CO2 сбрасывается в виде выбросов по более низкой цене, поэтому, если они смогут преодолеть проблемы коррозии и долговечности, кто-то, вероятно, сделает именно это.

Каков его статус?

Ну, консорциум, с которым он работает, прямо сейчас строит в Техасе прототипную станцию ​​мощностью 10 МВт. Если все пойдет хорошо, через десять лет у него может быть лицензированный и производимый продукт. Если фискальные прогнозы верны, компании потребуется серьезная цена на углерод, чтобы люди могли покупать его вместо газовых установок комбинированного цикла, но, возможно, она превзойдет экономические ожидания МЭА. Это маловероятно, поскольку у МЭА гораздо лучший послужной список в области производства газа, чем в области ветровой и солнечной энергии.

Стоит ли делать?

Конечно.