Облако слов

Задачи

№1

На балке (весом балке пренебречь) , которая опирается на две опоры, находятся 2 груза с  массами 2кг и 3кг. Определить  силы действующие на балку.

Дано:

m₁=2кг

m₂=3кг

L=8м

Найти: N_1-?

              N_2-?

По II условию равновесия ∑M=0

Mm₁g+ Mm₂g+MN₁+ MN₂=0

O: m₁gL₁+ m₂gL₂- N₂L₃=0

m₁gL₁+ m₂gL₂= N₂L₃

N₂= (m₁gL₁+ m₂gL₂)/ L₃
N2=(2*10*1.5+3*10*6.5)/8
N2=(30+195)/8
N2=28Н
По I условию равновесия ∑F=0

-m₁g- m₂g+N₁+ N₂=0

N₁= m₁g+ m₂g- N₂

N_{1=2*10+3*10-28}

N₁₌₂₂

Ответ: N₂=28Н, N₁=22Н

                                                                                _№2

Определить, какие силы действуют на балку, если балка имеет длину 7 метров и опирается на две опоры. При том, что 2 человека массами m₁=80кг и m₂=60кг находятся на этой балке (на одинаковом расстоянии от середины балки).

Дано:
mбалки=150кг

m₁=80кг

m₂=60кг

L=7м

Найти: N_1-?

              N_2-?
Решение:

По II условию равновесия ∑M=0

Mm₁g+ Mm₂g+MN₁+ MN_2+Mmg=0

O: m₁gLm₁g+ m₂gLm₂g- N₂LN_2+mgLmg=0

m₁gLm₁g+ m₂gLm₂g+mgLmg= N₂LN₂

N₂= (m₁gLm₁g+ m₂gLm₂g+mgLmg)/ LN₂

N₂=(60*10*2.5 + 80*10*4.5+150*10*3.5)/7

N₂=1478Н

По I условию равновесия ∑F=0

N₁+ N₂-m₁g- m₂g-mg-=0

N₁= m₁g+ m₂g- N₂₊mg

N₁=80кг*10Н/м+60кг*10Н/м-1478Н+1500Н

N₁=1422Н
Ответ: N₂=1478Н, N₁=1422Н

                                                                           №3

Балка, массой 6 кг, подперта на 1/4 от ее длины. Определить, какую силу надо приложить к ее левому концу, чтоб балка была в равновесии. 

Дано:
m=6кг
Найти: F-?


Решение
По  II условию равновесия ∑M=0
О: MF1+Mmg+MF2=0
Mmg=MF1
mg*Lmg=F*LF1
F=mg*Lmg/LF1
F=(6*10*1/4)/1/4
F=60H
Ответ: F=60Н

Проект (Геотермальная энергетика)

Геотермальная энергетика - получение тепловой или электрической энергии за счет тепла земных глубин. Экономически эффективна в районах, где горячие воды приближены к поверхности земной коры. 

Геотермальная энергетика

1. Формулировка проблемы по рассматриваемому методу (технологии) повышения энергоэффективности; прогноз перерасхода энергоресурсов, или описание других возможных последствий в масштабах страны при сохранении существующего положения

Геотермальная энергетика - получение тепловой или электрической энергии за счет тепла земных глубин. Экономически эффективна в районах, где горячие воды приближены к поверхности земной коры - в районах активной вулканический деятельности с многочисленными гейзерами (Камчатка, Курилы, острова Японского архипелага). В широких масштабах используется в США, Мексике и на Филиппинах. Доля в энергетике Филиппин -19%, Мексики - 4%, США (с учетом использования «напрямую» для отопления) - около 1%. Суммарная энергия всех ГеоТЭС США превышает 2 ГВт.

Для сравнения - в РФ на Камчатке установленная мощность Верхне-Мутновской ГеоТЭС составляет 12 МВт, а  Мутновской ГеоТЭС - 50 МВт

В отличие от глубинных термальных вод, используемых по технологии геотермальных циркуляционных систем и расположенных по территории России неравномерно, приповерхностные геотермальные ресурсы рассредоточены практически повсеместно (малоэффективны по ресурсам лишь районы с вечномерзлыми грунтами), в т.ч. по регионам, не имеющим местных источников ископаемого топлива. Извлечение геотермальной энергии приповерхностного грунта с помощью мелких скважин (из-за небольшой глубины залегания) не требует значительных капиталовложений, обеспечивая, тем не менее, путем нетрадиционного недропользования, широчайший спектр объектов с малым и средним теплопотреблением (от индивидуального жилого дома до многоэтажных зданий и комплексов).

Другим, возможно, перспективным направлением геотермальной энергетики является извлечение энергии, заключенной в твердых горячих породах на глубине 4-6 км (составляет 99% от общих ресурсов подземной тепловой энергии). На этой глубине массивы с температурой 300-400 °С можно встретить лишь вблизи промежуточных очагов некоторых вулканов, но горячие породы с температурой 100-150 °С распространены на этих глубинах почти повсеместно, а с температурой 180-200 °С на довольно значительной части территории России. Для эффективной работы циркуляционных систем необходимо иметь в зоне отбора тепла достаточно развитую теплообменную поверхность.

Программы в России: Пример, ПРОГРАММА-30: развитие геотермальной энергетики в Краснодарском крае: «С целью завершения подготовительных работ по выполнению ТЭО в международном формате (Feasibility Study) Мировой банк выделил грант на оценку барьеров и рисков реализации геотермальных проектов в Краснодарском крае. В 2004 г. на средства Мирового банка и ГУКК ЦЭНТ начались работы по подготовке Feasibility Study по проекту геотермального теплоэлектроснабжения г. Лабинска. В результате реализации этого проекта к 2008-2009 гг. около 30% электропотребностей и 99,6% теплоснабжения города будет переведено на геотермальные ресурсы».

2. Наличие методов, способов, технологий и т.п. для решения обозначенной проблемы

По данным института вулканологии Дальневосточного Отделения Российской Академии наук, только геотермальные ресурсы Камчатки оцениваются в 5000 МВт, что позволит обеспечивать регион электроэнергией и теплом в течение 100 лет.

Как показала проведенная, совместно с Санкт-Петербургским государственным горным институтом, оценка ресурсной базы, потенциальные тепловые ресурсы верхних слоев Земли, до глубины 100-200 м, ежегодно возобновляемые, в основном, за счет инсоляции, по территории России составляют до 400-1000 млн т у.т. в год, что, для сравнения, превышает имеющиеся и намеченные на перспективу до 2020 г. годовые теплопотребности страны.

3. Прогноз эффективности метода в перспективе c учётом:
- роста цен на энергоресурсы;
- роста благосостояния населения;
- введением новых экологических требований;
- других факторов.

Прогноз эффективности:
- обеспечение тепло- и электроснабжения как целых регионов, так и отдельных потребителей;
- отсутствуют выбросы вредных веществ;
- повышение энергобезопасности страны.

4. Перечень групп абонентов и объектов, где возможно применение данной технологии c максимальной эффективностью; необходимость проведения дополнительных исследований для расширения перечня

В зависимости от технологии: отдельные регионы с близко расположенными геотермальными источниками (тепло и электроэнергия); отопление отдельных строений (от коттеджа до многоэтажного здания); для глубинной геоэнергетики - большая часть территории страны (теплоснабжение городов, поселков  и т.д.).

5. Наличие технических и других ограничений применения метода на различных объектах; при отсутствии сведений по возможным ограничениям необходимо их определить проведением испытаний

Технологические ограничения:

- месторождения глубинных термальных вод расположенных по территории России неравномерно; запасы большинства геотермальных месторождений имеют низкие и средние температуры, что не позволяет обеспечить их конкурентоспособность с традиционными энергоносителями; высокая минерализация геотермальных вод, а следовательно снижение срока службы скважин и оборудования;

- для использования приповерхностных геотермальных ресурсов характерно фактическое отсутствие методического и нормативного обеспечения проектирования и строительства этих систем в почвенно-климатических условиях России, а также характерны повышенные единовременные капитальные вложения при сравнительно низких эксплуатационных издержках;

- для технологии с использованием глубинного тепла земли - высокая стоимость строительства скважин (от 70 до 90% основных производственных фондов).

6. Существующие меры поощрения, принуждения, стимулирования для внедрения предлагаемого метода и необходимость их совершенствования

При внедрении технологии меры поощрения, понуждения отсутствуют.

7. Необходимость разработки новых или изменения существующих законов и нормативно-правовых актов

Законодательство не предусматривает государственных приоритетов и объективных стимулов для развития данной технологий. Со стороны государства необходима разработка закона о возобновляемых источниках энергии.

8. Наличие внедрённых пилотных проектов, анализ их реальной эффективности, выявленные недостатки и предложения по совершенствованию технологии с учётом накопленного опыта

Существует положительный опыт применения данных технологий (первых двух) в России и за рубежом.

9. Возможность влияния на другие процессы при массовом внедрении данной технологии (изменение экологической обстановки, возможное влияние на здоровье людей, повышение надёжности энергоснабжения, изменение суточных или сезонных графиков загрузки энергетического оборудования, изменение экономических показателей выработки и передачи энергии и т.п.)

Влияние на другие процессы при использовании данной технологии:

- снижение потребления углеводородного ископаемого топлива;
- снижение общих выбросов парниковых газов и других вредных выбросов в окружающую среду;
- повышение энергетической безопасности страны.

10. Наличие и достаточность производственных мощностей в России и других странах для массового внедрения метода

Специалисты и предприятия занимающиеся геотермальной энергетикой в РФ и за рубежом присутствуют (для первых двух технологий).

11. Необходимость специальной подготовки квалифицированных кадров для эксплуатации внедряемой технологии и развития производства

Для осуществления работ и эксплуатации геотермального оборудования нужны квалифицированные специалисты.

12. Предполагаемые способы внедрения:
1) коммерческое финансирование (при окупаемости затрат);
2) конкурс на осуществление инвестиционных проектов, разработанных в результате выполнения работ по энергетическому планированию развития региона, города, поселения;
3) бюджетное финансирование для эффективных энергосберегающих проектов с большими сроками окупаемости;
4) введение запретов и обязательных требований по применению, надзор за их соблюдением;
5) другие предложения.

Проект (Геотермальная электроэнергетика)

Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на производстве электрической и тепловой энергииза счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях. Обычно относится кальтернативным источникам энергии, использующим возобновляемые энергетические ресурсы.

Хозяйственное применение геотермальных источников распространено в Исландии и Новой Зеландии, Италии и Франции,Литве, Мексике, Никарагуа, Коста-Рике, Филиппинах, Индонезии, Китае, Японии, Кении.

Ресурсы

Перспективными источниками перегретых вод обладают множественные вулканические зоны планеты в том числе Камчатка, Курильские, Японские и Филиппинские острова, обширные территории Кордильер и Анд.

Россия
На 2006 г. в России разведано 56 месторождений термальных вод с дебитом, превышающим 300 тыс. м³/сутки. На 20 месторождениях ведется промышленная эксплуатация, среди них: Паратунское (Камчатка), Казьминское и Черкесское (Карачаево-Черкесия и Ставропольский край), Кизлярское и Махачкалинское (Дагестан), Мостовское и Вознесенское (Краснодарский край).

Достоинства и недостатки

Главным достоинством геотермальной энергии является ее практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года.

Существуют следующие принципиальные возможности использования тепла земных глубин. Воду или смесь воды и пара в зависимости от их температуры можно направлять для горячего водоснабжения и теплоснабжения, для выработки электроэнергии либо одновременно для всех этих целей. Высокотемпературное тепло околовулканического района и сухих горных пород предпочтительно использовать для выработки электроэнергии и теплоснабжения. От того, какой источник геотермальной энергии используется, зависит устройство станции.

Если в данном регионе имеются источники подземных термальных вод, то целесообразно их использовать для теплоснабжения и горячего водоснабжения. Например, по имеющимся данным^{[источник не указан 114 дней]}, в Западной Сибири имеется подземное море площадью 3 млн м² с температурой воды 70—90 °С. Большие запасы подземных термальных вод находятся в Дагестане, Северной Осетии, Чечне, Ингушетии, Кабардино-Балкарии, Закавказье, Ставропольском и Краснодарском краях, на Камчатке и в ряде других районов России, также в Казахстане.

Главная из проблем, которые возникают при использовании подземных термальных вод, заключается в необходимости обратной закачки отработанной воды в подземныйводоносный горизонт. В термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов (например, бора, свинца, цинка, кадмия, мышьяка) и химических соединений (аммиака, фенолов), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности.

Наибольший интерес представляют высокотемпературные термальные воды или выходы пара, которые можно использовать для производства электроэнергии и теплоснабжения.

Геотермальная электроэнергетика в мире

Потенциальная суммарная рабочая мощность геотермальных электростанций в мире уступает большинству станций на иных возобновимых источниках энергии. Однако направление получило развитие в силу высокой энергетической плотности в отдельных заселённых географических районах, в которых отсутствуют или относительно дороги горючие полезные ископаемые, а также благодаря правительственным программам.

Установленная мощность геотермальных электростанций в мире на начало 1990-х составляла около 5 тысяч МВт, на начало 2000-х — около 6 тысяч МВт. В конце 2008 годасуммарная мощность геотермальных электростанций во всём мире выросла до 10,5 тысяч МВт^[1].

1.США

2.Филиппины

3.Индонезия

5. Мексика

6.Италия

7.Новая Зеландия

8. Исландия

9. Япония

США

Крупнейшим производителем геотермальной электроэнергии являются США, которые в 2005 году произвели около 16 млрд кВт·ч возобновляемой электроэнергии. В 2009 годусуммарные мощности 77 геотермальных электростанций в США составляли 3086 МВт^[4]. До 2013 года планируется строительство более 4400 МВт.

Основные промышленные зоны: «гейзеры» — в 100 км к северу от Сан-Франциско (1360 МВт установленной мощности), и северная часть Солёного моря в центральнойКалифорнии (570 МВт установленной мощности), в Неваде установленная мощность станций достигает 235 МВт.

Геотермальная электроэнергетика, как один из альтернативных источников энергии в стране, имеет особую правительственную поддержку.

Филиппины

На 2003 год 1930 МВт электрической мощности установлено на Филиппинских островах, в Филиппинах парогидротермы обеспечивают производство около 27% всей электроэнергии в стране.

Мексика

Страна на 2003 год находилась на третьем месте по выработке геотермальной энергии в мире, с установленной мощностью электростанций в 953 МВт. На важнейшей геотермальной зоне СерроПрието расположились станции общей мощностью в 750 МВт.

Италия

В Италии на 2003 год действовали энергоустановки общей мощностью в 790 МВт.

Исландия

В Исландии действуют пять теплофикационных геотермальных электростанций общей электрической мощностью 570 МВт (2008), которые производят 25 % всей электроэнергии в стране.

Кения

В Кении на 2005 год действовали три геотермальные электростанции общей электрической мощностью в 160 МВт., существуют планы по росту мощностей до 576 МВт.

Израиль

Один из крупнейших производителей геотермальной энергии в мире. Сотрудничает по этому вопросу с США. По некоторым данным геотермальная энергия обеспечивает электричеством около 500 тыс. жителей страны.