Энергетическаянаука и техника

В дореволюц. России науч. исследования, направленные на освоение и использование огромных энергетич. ресурсов страны, носили разрозненный характер и часто были результатом инициативы и усилий отд. учёных и инженеров. Напр., в 1910-11 Г. О. Графтио разработал проект Волховской ГЭС. В 1913 Г. М. Кржижановский выдвинул идею создания крупной ГЭС на Волге около Самары, а накануне Окт. революции 1917 выполнил ряд работ, в к-рых обосновал значение проблемы стр-ва мощных районных электростанций на базе местного топлива и гидроэнергии и их объединения сетями высокого напряжения в крупные электро-энергетич. системы. Из-за технич. отсталости царской России мн. проекты и предложения оставались нереализованными. До Окт. революции 1917 в стране была сооружена (1914) единственная крупная районная электростанция («Электропередача» в Моск. области). Построенная под рук. Р. Э. Классона, эта станция была первой в мире ГЭС, работающей на торфе.

Передовые идеи рус. учёных-энергетиков нашли практич. воплощение лишь после Окт. революции. Науч. энергетич. школа в СССР, основанная в 20-х гг. Г. М. Кржижановским, ведёт своё начало от историч. плана ГОЭЛРО. Этот план был первым творческим опытом долгосрочного планирования развития нар. х-ва на базе его электрификации. Трудами Кржижановского, Е. А. Руссаковского, А. Е. Пробста началась систематическая разработка комплексных проблем энергетики, таких, как: единый энергетич. баланс страны; основы развития электроэнергетич. систем; основы энергетики и электрификации отраслей нар. х-ва; энергоресурсы и их комплексное использование с учётом развития энергетики, пром-сти, транспорта, с. х-ва. Под ред. А. В. Винтера и Кржижановского был издан «Атлас энергетических ресурсов СССР» (1933-35). Были исследованы вопросы рациональной структуры и экономич. режима эксплуатации сложных электроэнергетич. систем; даны методы энергоэкономич. изучения режима и параметров эксплуатации в электроэнергетич. системах электростанций различного типа; исследованы вопросы теплофикации и роли теплоэлектроцентралей как составной части электроэнергетич. систем.

Узловые вопросы комплексной электрификации нар. х-ва изучались в тесной связи с вопросами электроснабжения пром. и с.-х. р-нов на базе местных энергоресурсов. Большой заслугой энергетич. науки было создание получившего широкое практич. применение метода комплексных исследований, рассматривающего каждый элемент энергетики во взаимодействии с др. элементами и окружающей средой. В 60-х гг. получила теоретич. завершение науч. концепция Единой электроэнергетич. системы (ЕЭЭС) страны, что имело важное значение для планомерной электрификации нар. х-ва.

Возможности использования ЭВМ и вычислит, математич. методов позволили развивать энергетич. науку в направлении системных исследований. На этой основе изучены общие закономерности развития энергетики как совокупности больших энергетич. систем с иерархичным построением; исследованы вопросы оптимального управления системами (планирование, проектирование, эксплуатация) при неполной начальной информации; путём многовариантных расчётов выбраны оптимальные структуры систем, а также наилучшие пропорции развития топливно-энергетич. комплекса страны в целом с учетом развития единой системы газоснабжения и системы нефтеснабжения; созданы методы долгосрочного прогнозирования и др.

Электроэнергетика. Для развития сов. электроэнергетики характерна постоянная тенденция к централизации электроснабжения, созданию мощных электрических станций, объединённых в электроэнергетич. системы и использующих местные энергоресурсы (5 энергосистем в 1928, 28 к 1937). К 1935 Моск. электроэнергетич. система стала крупнейшей в Европе, объединив тепловые конденсац. и теплофикац. электростанции, работавшие преим. на подмосковном угле и торфе. С 1937 к этой системе подсоединены 2 ГЭС (Иваньковская и Сходненская). Ленингр. система к 1935 объединяла все типы станций - ГЭС и ТЭС (конденсационные и теплофикационные, потреблявшие исключительно местное топливо).

С увеличением мощности электроэнергетич. систем и дальности линий электропередачи (ЛЭП) стала актуальной проблема устойчивости электроэнергетич. систем и повышения надёжности параллельной работы электростанций. Интенсивное исследование этой проблемы было начато в СССР в 1926-27. В 30-х гг. опубликован ряд работ, посвящённых методам расчёта устойчивости (С. А. Лебедев, П. С. Жданов и др.).

С ростом мощности электроэнергетич. систем возрастали напряжения ЛЭП. В 30-х гг. были освоены напряжения 110, 150 и 220 кв- сооружены возд. линии электропередачи, трансформаторные подстанции, создана аппаратура защиты. В связи с усложнением электроэнергетич. систем и стр-вом протяжённых ЛЭП большое значение приобрели исследования с использованием расчётных электрич. моделей, особенно динамических, позволяющих воспроизводить сложные физ. процессы и явления. Работы по моделированию электроэнергетич. систем проводились в Энергетич. ин-те АН СССР (с 1961 Гос. н.-и. энергетич. ин-т им. Г. М. Кржижановского, ЭНИН, Москва) в 1936-41, затем в Ленингр. политехнич. ин-те, а начиная с 1944 - в Моск. энергетич. ин-те (МЭИ).

С сер. 40-х гг. важное место в науч. исследованиях начинает занимать изучение проблемы объединения крупных районных электроэнергетич. систем линиями электропередач высокого напряжения - 330, 400 и 500 кв. К 1976 общая протяжённость электрич. сетей напряжением св. 35 кв превысила 600 тыс. км. Успехи в области электропередачи позволили приступить к решению проблемы объединения электроэнергетич. систем и создания ЕЭЭС страны. С этой целью в ЭНИН АН СССР в 1945-60 были разработаны: методика определения технико-экономич. эффективности объединения электроэнергетич. систем; методика расчёта использования мощности ГЭС с учётом графиков электрич. нагрузок электроэнергетич. систем; метод определения режима нагрузок ЕЭЭС Европ. части СССР; вопросы структуры и энергобаланса объединения электроэнергетич. систем Центра и Поволжья; перспективы развития ЕЭЭС Сибири.

В кон. 60-х гг. было завершено создание ЕЭЭС Европ. части СССР и сформированы мощные энергообъединения в Сибири и Ср. Азии. В сер. 70-х гг. в СССР создана крупнейшая в мире ЕЭЭС, объединяющая св. 70 районных электроэнергетич. систем и работающая совместно с электроэнергетич. системами стран - членов СЭВ. Общая установленная мощность электростанций, входящих в эту систему, превышает 150 Гвт, в то время как мощность всех электростанций СССР составляет ок. 220 Гвт.

Советская электроэнергетика занимает передовые позиции в мире. Осн. направления её развития - концентрация генерирования электроэнергии и повышение пропускной способности высоковольтных ЛЭП. К 1976 в СССР насчитывалось более 60 крупных ТЭС и ГЭС мощностью от 1 до 6 Гвт. Их общая установленная мощность составляет почти половину всех энергетич. мощностей страны.

Высоких технико-экономич. показателей достигли тепловые электростанции. Удельный расход условного топлива на 1 квт*ч отпущенной электроэнергии составляет на ТЭС ок. 340 г. Отличит, особенность сов. электроэнергетики - широкое стр-во теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), отпускающих потребителю не только электроэнергию, но и тепловую энергию за счёт тепла отработавшего пара. Комбинированное произ-во энергии на ТЭЦ даёт в год до 25 млн. т экономии условного топлива (11% всего топлива, идущего на произ-во электроэнергии). Важное значение придаётся использованию в качестве топлива для ТЭС дешёвых углей таких месторождений, как Канско-Ачинское, Экибастузское и др.

Достижения сов. электроэнергетики стали возможны благодаря коренному изменению науч. концепций энергетики и конструкций турбин и генераторов, котлоагрегатов, трансформаторов и преобразоват. устройств, ЛЭП и гидротехнич. сооружений. Работы по технич. оснащению совр. оборудованием электростанций и электроэнергетич. систем ведутся многими н.-и. и проектно-конструкторскими орг-циями. Благодаря усилиям учёных, инженеров и техников в СССР созданы уникальные гидроагрегаты единичной мощностью св. 500 Мвт, турбоагрегаты (800 и 1200 Мвт), паровые котлы с производительностью 2500 т/ч, намечено сооружение сверхдальних линий высокого напряжения (1150 кв перем. тока и 1500 кв постоянного тока) для соединения электроэнергетич. систем Ср. Азии и Сибири с ЕЭЭС Европ. части СССР. Наряду с совершенствованием традиц. способов передачи электроэнергии сов. учёные разрабатывают принципиально новые способы передачи значит, количеств электроэнергии.

Успешно решаются задачи, связанные с прямым преобразованием тепловой энергии в электрическую. В 1962-65 проведены теоретич. и экспериментальные исследования, в результате чего в 1965 была создана модельная энергетич. установка, а в 1971 дала ток первая в СССР опытно-пром. установка с магнитогидродинамич. генератором, имеющим расчётную мощность 20-25 Мвт, а в марте 1975 был осуществлён пуск очередной установки мощностью 12, 5 Мвт.

Характерная особенность совр. энергетич. науки - разработка таких перспективных направлений, как ядерная и термоядерная энергетика. Решение проблемы развития ядерной энергетики имеет большое научное, технич. и экономич. значение в связи с уменьшением природных запасов угля, нефти и газа (на к-рых работают ТЭС), удорожанием их добычи и т. д. В 70-х гг. наметилась тенденция ускоренного развития ядерной энергетики, доля которой в общем количестве вырабатываемой в мире электрич. энергии неуклонно возрастает.

Важное место в электроэнергетике занимают проблемы, связанные с новыми методами преобразования тепловой и хим. энергии в электрическую, использованием внутр. тепла Земли и солнечной радиации, разработкой методов и средств аккумулирования значит. количества электрич. энергии. Большое внимание уделяется автоматизации как отд. электростанций, так и электроэнергетич. систем. Дальнейший прогресс в энергетике связан с кибернетизацией энергосистем, разработкой автоматизиров. систем управления электроэнергетикой (В. А. Веников и др.). Существ, вклад в развитие совр. электроэнергетики-труды И. А. Глебова, М. П. Костенко, Л. А. Мелентьева, В. И. Попкова, В. М. Тучкевича, Д. Г. Жимерина, Н. Н. Ковалёва, Н. С. Лидоренко, Н. В. Разина и мн. др.

Осн. исследования по проблемам электроэнергетики проводятся в ЭНИН, Всесоюзном гос. проектно-изыскат. и н.-и. ин-те энергетич. систем и электрич. сетей (ин-те чЭнергосетьпроект», Москва), Всесоюзном электротехнич. ин-те им. В. И. Ленина (ВЭИ, Москва), МЭИ, Всесоюзном н.-и. ин-те постоянного тока, Сибирском энергетич. ин-те АН СССР (Новосибирск) и др.

См. также Электроэнергетика, Электротехника, Электростанция, Линия электропередач и, Магн итог идродинамический генератор.

Гидроэнергетика. После Окт. революции 1917 началось освоение богатейших гидроресурсов страны. В июне 1918 СНК принял решение о стр-ве первенца сов. гидроэнергетики - Волховской ГЭС мощностью 58 Мвт. Вопросы гидроэнергетич. стр-ва заняли важное место в ленинском плане ГОЭЛРО, при подготовке к-рого были обобщены результаты работ, проведённых виднейшими рус. учёными и инженерами в области использования гидроресурсов, а также сформулированы осн. положения и принципы рационального использования водной энергии (экономичность, комплексность, регулирование стока, высоконапорность и работа в системе). Эти принципы сохранили своё основополагающее значение на всех этапах развития сов. гидроэнергетики.

К кон. 20-х гг. были построены 6 ГЭС мощностью свыше 1 Мет. Стр-во этих станций положило начало и сов. гидромашиностроению. Первые гидротурбины небольшой мощности строил Моск. з-д им. М. И. Калинина; средние и крупные агрегаты изготовлялись на Ленингр. металлич. з-де (ЛМЗ). Выпущенная в 1924 на ЛМЗ первая радиально-осевая турбина мощностью 370 кет при напоре 14 л (для Окуловской ГЭС) в 12 раз превысила среднюю мощность гидротурбин, построенных до 1917.

Выдающимся достижением советского гидростроения было сооружение в 1932 Днепровской ГЭС, проект которой был разработан группой учёных под рук. И. Г, Александрова. Каждая из её турбин значительно превышала единичную мощность самых крупных электростанций дореволюц. России и с избытком перекрывала всю установленную мощность Волховской ГЭС. Бетонная плотина станции представляла собой одно из наиболее грандиозных сооружений в мировой гидроэнергетич. практике. Здесь же впервые в СССР для электропередачи было применено напряжение 154 кв. На Днепровской ГЭС было установлено уникальное по тем временам гидроэнергетич. оборудование.

В науч. плане проектирование и стр-во Днепровской ГЭС повлекло за собой развитие исследований по гидравлике сооружений, изучению и укреплению скальных оснований, теории расчёта гравитац. плотин, гидравлике турбин, технологии и прочности бетона. Архит. решение здания и всего ансамбля сооружений Днепровской ГЭС является примером органич. единства архитектуры и строит, техники.

В связи с развитием нар. х-ва в период первых пятилеток встал вопрос о комплексном использовании крупных рек Вост.-Европ. равнины - Волги, Камы, Свири и др. Сложность использования гидроэнергетич. ресурсов этих рек состояла в том, что гидротехнич. сооружения надо было возводить на глинах и песках. Мирового опыта гидротехнич. стр-ва на таких грунтах не было. В результате н.-и. работ по теории гидросооружений, фильтрац. и статич. расчётов, по устойчивости грунтов и сооружений были разработаны и возведены плотины нового типа на песчаных и глинистых основаниях с напором до 30 м, что зарубежными специалистами ранее считалось не осуществимым.

Перед Великой Отечеств, войной 1941- 1945 была введена в эксплуатацию Нижнесвирская ГЭС им. Г. О. Графтио, оборудованная крупнейшими в то время поворотно-лопастными турбинами мощностью 29 Мет с диаметром рабочего колеса 7, 4 м. Эта ГЭС впервые в мировой практике сооружена на сжимаемых глинистых грунтах с очень низким коэфф. сдвига. Сов. гидростроители успешно справились с трудностями стр-ва плотины на моренном основании, применив оригинальную «наклонную» компоновку гидростанции. При возведении сооружений Свирьстроя проводились модельные испытания, что явилось основой нового в исследованиях экспериментального метода электрогидродинамич. аналогий (ЭГДА) Н. Н. Павловского.

Важный этап в развитии гидроэнергетики связан с освоением громадных энергетич. возможностей Волги. Началом её использования для нужд энергетики, судоходства и водоснабжения было стр-во в 1932-37 Канала им. Москвы с двумя электростанциями ср. мощности (Иваньковской и Сходненской) и двумя малой мощности (Карамышевской и Перервинской). Вслед за постройкой Иваньковской ГЭС на Волге развернулось стр-во двух гидроузлов в р-не Углича и Рыбинска.

После Великой Отечеств, войны советская гидроэнергетика поднялась на качественно новый уровень развития. С внедрением автоматизации электростанций производительность труда на них по сравнению с довоен. уровнем повысилась на 50%; завершилась полная автоматизация районных ГЭС, начались телемеханизация и автоматизация энергетич. систем; уже к кон. 1952 был закончен перевод на телеуправление 60% всех ГЭС. Среди объектов гидроэнергостроительства в 1946-58 первое по важности место заняли ГЭС Волжско-Камского каскада. Были сооружены Горыновская и Камская ГЭС, в 1958 состоялся пуск на полную мощность (2, 3 Гвт) Волжской ГЭС им. В. И. Ленина. В том же году вошли в строй первые агрегаты Волжской ГЭС им. 22-го съезда КПСС. Гидротехнич. стр-во на Волге потребовало выполнения обширных науч. исследований, разработки новых технич. решений и конструкций. Такого рода гидроузлы предусматривают пропуск через гидротехнич. сооружения громадных масс воды; напр., для Волжской ГЭС им. 22-го съезда КПСС расчёт проведён на поток с расходом в 64 000 м³/сек, обладающий огромной энергией, значит, часть к-рой необходимо погасить при пропуске через сооружения. На этих ГЭС установлены уникальные турбины с диаметром рабочего колеса св. 9 м. Днепровский каскад пополнился Каховской ГЭС, было развёрнуто стр-во Кременчугской и Днепродзержинской ГЭС. На Севано-Разданском каскаде в Армении были введены 4 новые ГЭС. Началось освоение богатейших запасов водной энергии вост. Казахстана и Сибири, где были возведены ГЭС: Иркутская на Ангаре, Новосибирская на Оби, Усть-Каменогорская на Иртыше и начато стр-во Братской ГЭС на Ангаре и Бухтарминской ГЭС на Иртыше.

Развитие гидротехнич. стр-ва в Сов. Союзе выдвинуло ряд проблем, касающихся речного стока, методов его регулирования, использования водной энергии. Были созданы методы инж. расчёта, получившие широкое применение при проектировании, стр-ве и эксплуатации гидротехнич. сооружений. С нач. 60-х гг. осуществляется освоение гидро-энергетич. ресурсов Ангары и Енисея. Определяющим направлением технич. прогресса при этом является возведение высоких плотин на скальных основаниях. Проведена разработка ряда вопросов гидродинамики в связи с необходимостью сброса больших масс воды во время паводков. Разработаны вопросы термич, состояния бетонных массивов плотин.

В 1959-65 на новых ГЭС была введена в действие мощность 11, 4 Гвт. Суммарная мощность ГЭС к 1965 достигла 22, 2 Гвт. Было завершено стр-во 14 ГЭС мощностью св. 1 Гвт. Среди них Братская ГЭС, мощность к-рой к кон. 1965 достигла 3, 825 Гвт, Волжская ГЭС им. 22-го съезда КПСС (2, 53 Гвт), Волжская ГЭС им. В. И. Ленина (2, 3 Гвт), Боткинская ГЭС (1 Гвт). Было начато сооружение 18 новых ГЭС. Среди них Нурекская (2, 7 Гвт), Ингурская (1, 02 Гвт), Чиркейская (1 Гвт). Как правило, новые ГЭС имели комплексное значение для нар. х-ва (Нурекский, Токтогульский, Чарвакский гидроузлы).

В 1966-70 гидроэнергетич. стр-во продолжалось в широких масштабах. Отличит, особенность этого периода - сооружение мощных высоконапорных ГЭС с высотой плотин до 250-300 м и установкой мощных гидроагрегатов. О масштабах технич. прогресса можно судить по Красноярской ГЭС мощностью 6 Гвт с гидротурбинами мощностью 508 Мвт. При плотине Красноярской ГЭС построен судоподъёмник оригинальной конструкции, позволяющий судам преодолевать стометровый перепад. Было развёрнуто стр-во Саяно-Шушенской (6, 4 Гвт), Усть-Илимской (4, 3 Гвт) и ряда др. крупных ГЭС.

Для горных рек Кавказа и Ср. Азии характерно возведение высоких плотин: Ингурской арочной (271 м), Токтогульской гравитационной (215 м), Нурек-ской каменно-земляной (312 м). Высокая сейсмичность районов стр-ва потребовала разработки новых методов возведения плотин.

Осн. направления гидроэнергетич. стр-ва 70-х гг.: первоочередное использование наиболее эффективных гидро-энергоресурсов в вост. р-нах страны и прежде всего на Ангаре и Енисее, к-рые представляют собой источник дешёвой электроэнергии для энергоёмких производств; сооружение ГЭС с относительно небольшим годовым числом часов использования установленной мощности и ряда гидроаккумулирующих электростанций в р-нах Северо-Запада, Центра и Юга Европ. части СССР; комплексное использование водноэнергетич. ресурсов в р-нах с неэнергоёмкими отраслями х-ва; интенсивное освоение гидроэнергетич. ресурсов в р-нах, располагающих огранич. запасами топлива (в Закавказье, Карелии, р-нах Крайнего Севера).

Важнейшие направления индустриализации стр-ва ГЭС - переход на тонкостенные и предварительно напряжённые железобетонные конструкции плотин, в частности на применение арочных контрфорсных и ячеистых плотин, широкое использование местных материалов, а также комплексная механизация и автоматизация производств, процессов.

Осн. проблемы гидроэнергетики разрабатываются в ин-те Гидропроект им. С. Я. Жука (Москва), Всесоюзном НИИ гидротехники им. Б. Е. Веденеева (ВНИИГ, Ленинград), Тбилисском НИИ сооружений гидроэнергетики им. А. В. Винтера (ТНИСГЭИ), ЭНИН и др.

См. также Гидроэнергетика, Гидротехника, Гидроэлектрическая станция, Гидроузел.

Теплоэнергетика. Первые успехи сов. теплоэнергетики связаны с выполнением плана ГОЭЛРО, предусматривавшим сооружение 22 ТЭС, работающих на местном топливе (торфе, подмосковном угле, донецком антрацитовом штыбе, кузнецком угле).

Стр-во энергетич. объектов потребовало проведения целого ряда теоретич. и прикладных работ по теплотехнике. Ещё в первые годы Сов. власти А. А. Радциг провёл большую работу по обобщению имевшихся опытных данных и составлению формул и таблиц для определения термодинамич. свойств водяного пара. С 1935 работы в этом направлении продолжались в МЭИ, а в 1938 была закончена разработка физически обоснованного уравнения состояния водяного пара (М. П. Вукалович, И. И. Новиков). На основе этих работ были составлены первые отечеств, таблицы свойств водяного пара (1941). Начиная с 30-х гг. экспериментальные исследования физ. свойств воды и водяного пара систематически проводились во Всесоюзном н.-и. тепло-технич. ин-те им. Ф. Э. Дзержинского (ВТИ, Москва) (Д. Л. Тимрот). В результате этих исследований были определены вязкость, теплопроводность, теплоёмкость, удельный объём водяного пара при давлениях до 51, 5 Мн/м² и темп-pax до 660 °С. Проводились термодинамич. исследования и др. теплоносителей. С кон. 30-х гг. во ВТИ, МГУ, Энергетич. ин-те АН СССР (ЭНИН АН СССР), МЭИ и др. НИИ осуществлялись экспериментальные работы по определению теплопроводности чистых жидкостей, растворов, газов, сталей и др. материалов.

В 20-х гг. паровые котлы производительностью до 20 т/ч при давлении пара до 1, 5 Мн/м³ выпускали Ленингр. металлич. з-д (ЛМЗ), Невский з-д им. Ленина (НЗЛ) и Таганрогский з-д «Красный котельщик» (ТКЗ). В эти годы М. В. Кирпичёвым была создана теория теплового моделирования, давшая метод изучения тепловых и аэродинамич. процессов, протекающих в паровых котлах. Посредством этого метода определялись оптимальные условия обтекания поверхности нагрева паровых котлов дымовыми газами. Увеличение единичной производительности котлов потребовало разработки механизиров. топочных устройств - шахтно-цепных топок Т. Ф. Макарьева (Центр, котлотурбинный ин-т, ЦКТИ) для сжигания кускового торфа и цепных топок для кам. углей. Дальнейшее развитие теплоэнергетики привело к созданию камерных топок для сжигания пылевидного топлива - бурых и кам. углей и антрацитового штыба, считавшегося ранее непригодным для использования отходом угледобычи. Для сжигания фрезерного торфа, пришедшего на смену кусковому, были разработаны камерные топки - ВТИ - Мосэнерго и А. А. Шершнёва (ЦКТИ). Развитие котлостроения сопровождалось н.-и. работами по изучению физ. процессов, протекающих в котлоагрегатах.

Первые экспериментальные работы по конвективному теплообмену были начаты в 20-х гг.; среди них важное для техники значение имели исследования теплоотдачи при движении жидкости в трубах и каналах. Экспериментальное изучение вопросов теплообмена при ламинарном и турбулентном движении различных жидкостей проводилось в 30-е гг. во ВТИ, МЭИ и ЭНИН АН СССР. Теоретич. исследования по теплообмену при турбулентном движении были выполнены в ЦКТИ. В результате этих работ созданы основы для расчёта теплообмена в трубах при движении газа со скоростью вплоть до звуковой. Обширные исследования по теплообмену и гидравлич. сопротивлению пучков труб проводились начиная с 30-х гг. в ЦКТИ и ВТИ (В. М. Антуфьев, Г. С. Белецкий, Л. С. Козаченко, Н. В. Кузнецов, В. Н. Тимофеев и др.). В ЭНИН АН СССР были выполнены работы по изучению теплоотдачи при конденсации пара и при кипении (Г. Н. Кружилин).

В области лучистого теплообмена одна из первых работ, посвящённых разработке методов расчёта угловых коэфф. для ряда плоских и пространств, задач, принадлежит Т. Т. Усенко (1920). Теоретич. исследования по вопросам лучистого теплообмена были затем развёрнуты в ЭНИН АН СССР; там же проводились экспериментальные исследования на моделях топочных устройств. В ВТИ и ЦКТИ разрабатывались практич. методы расчёта теплообмена в топках. Основные результаты исследований теплопередачи были обобщены М. А. Михеевым. На базе многочисленных работ ЦКТИ и ВТИ был создан нормативный метод теплового расчёта котельных агрегатов, а затем и метод аэродинамического расчёта.

Котлостроение в 30-е гг. шло по пути значит, увеличения паропроизводительности котельных агрегатов (до 160- 200 т/ч) и повышения параметров пара: давления до 34 Мн/м² и температуры до 420 °С. Увеличивались экранные поверхности нагрева и уменьшались конвективные, число барабанов котлов снизилось с 3-5 до 2-1. Увеличение паронапряжения зеркала испарения и парового объёма верхнего барабана котла заставило искать пути уменьшения уноса из котла влаги с паром, приводившего к перегоранию труб пароперегревателей, улучшения воднсто режима котлов и обеспечения надёжной циркуляции воды в котлах.

Задача создания эффективных сепарац. устройств была решена в 1937-38 совместными стендовыми исследованиями ЦКТИ (К. А. Блинов, Ю. В. Зенкевич, Е. И. Сухарев), ВТИ (А. А. Кот, Кузнецов) и Оргрэс (Г. Е. Холодовский), что позволило использовать в котлах воду с большим (в неск. раз) содержанием соли, ликвидировать загрязнение пароперегревателей солями и отказаться от испарителей на ТЭС с барабанными котлами. Теоретич. исследование Н. Я. Малофеева (ЦКТИ) определило рациональные схемы распределения пара по трубам пароперегревателей. Созданию нормального водного режима котлов были посвящены работы Оргрэс (А. А. Сидоров) и ВТИ (Ю. М. Кострикин, Ф. Г. Прохоров, Кот, И. Ф. Шопкин).

В Бюро прямоточного котлостроения (ВПК) под рук. Л. К. Рамзина был разработан прямоточный котёл с однократной принудит, циркуляцией, хорошо работающий при высоких (от 140 Мм/л²) давлениях пара и единственно применимый при закритич. давлениях. Первый котёл на 200 т/ч, 140 Мн/л² и 500 °С был установлен в 1933 на ТЭЦ-9 Мосэнерго. Э. И. Ромм предложил схему ступенчатого испарения и дал первое теоретич. обоснование её работы (1938). В 1946 Холодовский развил теорию котлов со ступенчатым испарением.

Важный итог развития сов. теплотехники 40-х гг.- практич. переход к произ-ву пара сверхвысоких параметров: на ТЭЦ ВТИ был пущен экспериментальный котельный агрегат на 29, 3 Мн/м² и 600 °С. В 1950 Подольский з-д выпустил первый высокопроизводит. барабанный котёл на высокие параметры пара, прямоточный котёл, оборудованный шахтными мельницами; выпуск котлов, рассчитанных на повышенные параметры пара, начали и др. з-ды.

Переход к высоким и сверхвысоким параметрам пара потребовал дальнейших теоретич. исследований. В 1951 развернулись работы по вопросам молекулярного переноса энергии и по исследованию принципиальных особенностей процессов тепло- и массообмена. Начало 50-х гг. отмечено дальнейшим прогрессом энергомашиностроения. ЛМЗ выпустил конденсационную одновальную паровую турбину мощностью 150 Мвт при 3000 об/мин на 16, 6 Мн/м² и 550 °С.

К концу 50-х гг. установленная мощность ТЭС в СССР была увеличена в 2, 2 раза за счёт строительства электростанций с агрегатами по 100, 150, 200 Мвт в виде блоков котёл - турбина с параметрами пара 12, 7 Мн/м² и 565 °С. С 1963 вводятся в действие энергоблоки мощностью 300 Мвт на 24, 5 Мн/м² и 560/565 °С.

В кон. 60-х гг. и нач. 70-х гг. началось освоение более крупных энергоблоков единичной мощностью 500 и 800 Мвт для ТЭС суммарной мощностью по 4- 6 Гвт (в р-нах Экибастузского и Канско-Ачинского угольных месторождений). На очереди сооружение ещё более крупных электростанций с энергоблоками-гигантами по 1, 2 Гвт. В 1975 состоялась закладка гл. корпуса под первый блок-гигант на Костромской ГРЭС.

Значит, увеличение доли газа в топливном балансе СССР и высокая эффективность этого вида топлива делают целесообразным использование в теплоэнергетике газотурбинных установок (ГТУ). В СССР первые работы по ГТУ были осуществлены в нач. 30-х гг. (Г. И. Зотиков, В. В. Уваров), тогда же под рук. В. М. Маковского была спроектирована первая сов. газовая турбина. Осн. направление развития газотурбостроения - повышение мощности установок и усовершенствование технологии произ-ва жароупорных сталей. Экономич. эффект внедрения газотурбинных станций зависит от мощности установок и темп-ры газа на входе в турбину. При мощности 50 Мвт и темп-ре газа на входе 650- 750 °С ГТУ становятся конкурентоспособными по сравнению с лучшими паровыми установками. Ещё более экономичными являются парогазовые установки (ПГУ), разработка к-рых была начата в ЦКТИ (А. Н. Ложкин, А. А. Канаев) в 1945-47. В сер. 70-х гг. в эксплуатации на Невинномысской ГРЭС находится ПГУ мощностью 200 Мет.

Широкое развитие в СССР получила теплофикация. По тепловым нагрузкам, мощностям ТЭЦ и котельных, удельному отпуску тепла, длине тепловых сетей СССР значительно опережает другие страны мира. Централизованные мощные источники тепла покрывают ок. 75% всей тепловой нагрузки городов и пром. районов страны (из них ТЭЦ - почти половину нагрузки).

За годы развития теплоэнергетики в СССР сформировались и выросли многочисл. науч. коллективы. Выдающуюся роль в вопросах современной теплоэнергетики играют работы В. П. Глушко, Н. А. Доллежаля, В. А. Кириллина, М. А. Стыриковича, С. А. Христиановича, А. Е. Шейндлина, Г. Н. Кружилина и мн. др. Основные исследования по вопросам теплоэнергетики проводятся в Гос. н.-и. энергетич. ин-те им. Г. М. Кржижановского, Всесоюзном н.-и. теплотехнич. ин-те им. Ф. Э. Дзержинского (ВТИ), Моск. энергетич. ин-те (МЭИ), Центр, котлотурбинном ин-те им. И. И. Ползунова (ЦКТИ, Ленинград), Ин-те теплоэнергетики АН УССР (Киев), Всесоюзном н.-и. и проектном ин-те энергетич. пром-сти (ВНИПИ Энергопром), в ин-те «Теплоэнергопроект» (ТЭП, оба в Москве), на ряде заводов энергетич. машиностроения и др.

См. также Теплоэнергетика, Теплотехника.

Ядерная энергетика. Развитие ядерной энергетики как самостоят, отрасли энергетич. произ-ва берёт начало с пуска в 1954 в г. Обнинске (Калужская обл.) первой в мире атомной электростанции (АЭС) мощностью 5 Мет (Обнинская АЭС). Работы по созданию АЭС, проводимые под общим руководством И. В. Курчатова, были выполнены за весьма короткий срок - 4, 5 года. Опыт стр-ва и эксплуатации Обнинской АЭС был обобщён в докладе, представленном Сов. Союзом в 1955 на 1-й Междунар. конференции по мирному использованию атомной энергии, и показал реальную возможность эффективного использования новых энергетич. ресурсов в мирных целях. Этот опыт послужил основой для дальнейшего успешного развития ядерной энергетики в СССР.

Период с 1954 до конца 60-х гг. характеризовался разработкой, сооружением и эксплуатацией единичных опытно-пром. АЭС относительно небольшой мощности. В результате опытной проверки было отобрано неск. типов ядерных реакторов на тепловых нейтронах и АЭС, наиболее соответствующих в технич. и экономич. отношении задачам крупномасштабного ядерного энергетич. произ-ва. Так, уран-графитовый реактор канального типа (замедлитель - графит, теплоноситель- вода, протекающая под давлением через каналы в активной зоне), применённый на Обнинской АЭС, стал принципиальной конструктивной основой 1-го (1964) и 2-го (1967) энергоблоков Белоярской АЭС им. И. В. Курчатова мощностью соответственно 100 и 200 Мвт. Другим типом ядерного реактора, получившим наибольшее развитие в тот же период, был водо-водяной энергетич. реактор (ВВЭР) корпусного типа (замедлитель нейтронов - вода, одновременно отводящая тепло от тепловыделяющих элементов, размещённых в стальном корпусе). Опытно-пром. реакторы такого типа были установлены на 1-м и 2-м энергоблоках Нововоронежской АЭС им. 50-летия СССР (пущены в 1964 и 1969, их мощность соответственно 210 и 365 Мвт).

Успешная эксплуатация опытно-пром. энергоблоков первых АЭС и накопленный на этой базе значит, опыт в области ядерной энергетики позволили с начала 70-х гг. приступить к этапу создания и освоения пром. энергоблоков, данные к-рых по выработке электроэнергии и использованию установленной мощности сопоставимы по конкурентоспособности с данными электростанций, работающих на твёрдом органич. топливе. В период 1971-75 были введены в действие реакторы типа ВВЭР мощностью 440 Мвт (ВВЭР-440) на 3-м и 4-м энергоблоках Нововоронежской АЭС. Началось серийное стр-во АЭС с 2 реакторами по 440 Мвт. След, шаг в развитии реакторов этого типа - стр-во АЭС с 2 реакторами мощностью 1000 Мвт (ВВЭР-1000). Заканчивается (1977) стр-во одного из таких реакторов на Нововоронежской АЭС (после ввода его в действие мощность АЭС достигнет 2, 5 Гвт). 2 энергоблока по 1000 Мвт предполагается пустить (1-я очередь) на Калининской АЭС. Работы по усовершенствованию и развитию уран-графитовых реакторов канального типа привели к созданию одноконтурного кипящего реактора РБМК мощностью 1000 Мет (РБМК-1000). Такие реакторы установлены на 1-м (1973) и 2-м (1975) энергоблоках Ленинградской АЭС им. В. И. Ленина и на Курской АЭС. Строится (1977) Игналинская АЭС (Литов. ССР) с реакторами РБМК-1500; ведётся проектирование энергоблока с реактором такого типа мощностью 2, 4 Гвт. В 1976-80 предполагается осуществлять дальнейшее наращивание ядерных энергетич. мощностей страны путём стр-ва АЭС с реакторами ВВЭР-440, ВВЭР-1000, РБМК-1000 и РБМК-1500.

В соответствии с решениями 25-го съезда КПСС в 1976-80 предполагается продолжить стр-во АЭС с реакторами мощностью 1-1, 5 Гвт, обеспечить ввод в действие на АЭС мощности в размере 13-15 Гвт (примерно пятая часть от всей электрич. мощности, вводимой за пятилетие) при опережающем развитии ядерной энергетики в Европ. части СССР. Для выполнения этих задач предусматривается организовать серийное производство для АЭС реакторов на тепловых нейтронах и турбоагрегатов к ним единичной мощностью не менее 1 Гвт, а также осуществить разработку комплектного оборудования для энергоблоков на тепловых нейтронах мощностью до 1, 5 Гвт.

Одним из важнейших направлений развития ядерной энергетики является реализация возможности наиболее рационального использования природных запасов урана и тория. В совр. реакторах на тепловых нейтронах энергия ядерного топлива используется лишь на неск. процентов. Отработанное топливо можно использовать повторно (и многократно), очистив его от продуктов деления и шлаков; при этом расход естеств. урана сокращается в 2-3 раза. Однако практически такая задача может быть осуществлена лишь тогда, когда отработанного топлива накопится достаточное количество. Реакторы на быстрых нейтронах позволяют существенно (в десятки раз) повысить эффективность использования ядерного сырья. В реакторах этого типа наряду с расходованием ядерного топлива осуществляется его расширенное воспроизводство за счёт вовлечения в энергетич. цикл ²³⁸U. После создания экспериментальных и опытных образцов реакторов в 1973 в г. Шевченко (Казах. ССР) была пущена опытно-пром. АЭС с реактором на быстрых нейтронах мощностью 350 Мвт (БН-350). Для 3-го энергоблока Белоярской АЭС ведётся стр-во реактора на быстрых нейтронах мощностью 600 Мвт (БН-600). В 1976- 1980 стр-во и освоение реакторов такого типа предполагается вести ускоренными темпами.

Наряду с исследованиями в области применения ядерных реакторов для произ-ва электрич. энергии важное значение в СССР отводится проблеме использования ядерной энергии для обеспечения тепловой энергией бытовых и пром. предприятий, опреснения воды, проведения высокотемпературных технологич. процессов (напр., в металлургии), получения химич. продуктов и для др. нар.-хоз. целей. Успешно действует двухцелевая АЭС в г. Шевченко, представляющая собой первую в мире ядерную энергетич. установку с реактором на быстрых нейтронах в комбинации с крупной опреснит, установкой (120 000 м³ дистиллята в сутки). Построена 1-я атомная теплоэлектроцентраль (АТЭЦ) - Билибинская (48 Мет), снабжающая потребителей не только электрич. энергией, но и тепловой. Опыт эксплуатации этой станции позволит приступить к подготовит, работам по широкому использованию ядерной энергии для целей теплофикации, а также решить важнейшую задачу т. н. малой энергетики - обеспечить энергией труднодоступные и удалённые р-ны страны. Для р-нов, находящихся вдали от действующих энергосистем, разрабатываются также малогабаритные блочные ядерно-энергетич. установки. В 1961 сдана в эксплуатацию крупноблочная транспортабельная атомная электростанция ТЭС-3 с водоводяным реактором мощностью 1, 5 Мвт, используемая в качестве исследоват. базы для создания установок подобного типа. Построена экспериментальная блочная ядерная энергетич. установка с органич. теплоносителем и замедлителем АРБУС (750 квт), создана атомная электростанция АБВ-1, 5 с ядерным реактором водо-водяного типа мощностью 1, 5 Мвт.

Наряду с разработкой паротурбинных энергоблоков ведутся работы по созданию реакторных установок с непосредств. преобразованием тепловой энергии в электрическую. В 1964 была пущена установка «Ромашка», состоящая из высокотемпературного реактора на быстрых нейтронах и термоэлектрич. преобразователя, успешно проработавшая более года вместо запланированных 1000 ч. В течение 1970-71 проведены испытания 2 термоэмиссионных реакторов-преобразователей «Топаз», показавших реальную возможность в ближайшем будущем использовать такие установки в качестве бортового источника электропитания на космич. летат. аппаратах.

В СССР ядерная энергия успешно используется на флоте. В 1959 построено первое в мире коммерческое атомное судно- ледокол «Ленин» с ядерной установкой мощностью 44 000 л. с. В 1975 вышел в первую навигацию ледокол «Арктика» (75000 л. с.). В 1977 завершено стр-во 3-го мощного атомного ледокола «Сибирь». Уникальные возможности энергетич. ядерных установок (вырабатывать тепловую энергию без потребления кислорода) позволили создать атомные подводные лодки, имеющие большую автономность, практически неограниченную дальность плавания под водой.

Большие работы ведутся по использованию энергии радиоактивного распада для создания источников питания автономной аппаратуры малой мощности. Создана серия изотопных термоэлектрич. генераторов «Бета» (мощность порядка 10 вт), служащих для энергопитания радиометеорологич. станций. Налажено серийное произ-во автоматически действующих радиометеорологич. установок для работы в труднодоступных р-нах страны. Успешно работали радиоизотопные термоэлектрич. генераторы тока на всемирно известных аппаратах «Луноход-1» и «Луноход-2».

В сер. 70-х гг. ядерная энергетика СССР сформировалась в самостоят, крупную отрасль энергетического произ-ва, обладающую необходимым комплексом средств для решения важнейших задач энергоснабжения нар. х-ва. Выросли и сформировались многочисл. коллективы специалистов.

Осн. проблемы ядерной энергетики разрабатываются в Ин-те атомной энергии им. И. В. Курчатова (Москва), Физико-энергетич. ин-те (Обнинск), НИИ атомных реакторов им. В. И. Ленина (Димитровград) и др.

См. также Ядерная энергетика, Атомная электростанция, Ядерный реактор.

Гелиоэнергетика н геотермическая энергетика. Работы по проблемам гелиоэнергетики были начаты в СССР в 1926. В послевоен. время исследования в этой области были развёрнуты в Энергетич. ин-те АН СССР под рук. М. В. Кирпичёва и В. А. Баума, а с 60-х гг. также в ряде НИИ АН Узб. ССР, Туркм. ССР, Азерб. ССР. Сов. учёными созданы гелиоустановки для подогрева воды и воздуха, опреснения воды, сушки различных продуктов и материалов, отопит, и холодильные устройства, полупроводниковые преобразователи солнечной энергии в электрическую (фотоэлектрич. и термоэлектрич. генераторы и т. п.). Разрабатываются и реализуются системы тепло- и хладоснабжения жилых и обществ, зданий с использованием энергии солнечной радиации, а также проекты крупных гелиоэнергетич. установок (станций) с комбиниров. выработкой тепловой и электрич. энергии.

Солнечная радиация и тепло Земли - мощные и практически неисчерпаемые источники энергии. Их использование позволяет сохранить ископаемые топлива, уменьшить загрязнение окружающей среды. Поэтому им придаётся всё большее значение. В СССР с 1966 в долине р. Паужетки (Камчатка) работает геотермическая электростанция (ГеоТЭС) мощностью 3, 5 Мвт. Опыт её эксплуатации показывает, что ГеоТЭС надёжны и экономичны, а капитальные затраты и стоимость вырабатываемой электроэнергии меньше, чем у электростанций др. типов. В 70-х гг. планируется расширение Паужетской ГеоТЭС сначала до 9 Мвт, а затем до 25 Мвт, изучается возможность сооружения Мутновской ГеоТЭС мощностью до 200 Мет, ведутся н.-и. работы по выбору мест стр-ва ГеоТЭС на «сухих», малоувлажнённых горных породах в Европ. части СССР. Широкое распространение получает использование геотермальных вод для теплоснабжения теплиц и жилых домов. Осн. работы по вопросам гелиоэнергетики ведутся в Гос. н.-и. энергетич. ин-те им. Г. М. Кржижановского (ЭНИН), Физико-технич. ин-те АН Узб. ССР им. С. В. Стародубцева (ФТИ АН Узб. ССР, Ташкент), Физико-технич. ин-те АН Турки. ССР (ФТИ АН Туркм. ССР, Ашхабад) и др.

См. также Гелиотехника, Геотермическая электростанция.

Ветроэнергетика. В нач. 20 в. Н. Е. Жуковский разработал теорию быстроходного ветродвигателя, заложив науч. основы создания высокопроизводит. двигателей, способных эффективно использовать энергию ветра. Сов. учёные и инженеры теоретически обосновали принципиально новые схемы ветроэнергетич. установок и создали совершенные конструкции ветроэнергетич. агрегатов и ветро-электрич. станций (ВЭС) различных типов мощностью до 100 кет, предназначенных для использования преимущественно в с. х-ве; особенно большой вклад в развитие сов. ветроэнергетики внесли Н. В. Красовский, Г. X. Сабинин, Е. М. Фатеев и др.

Большинство ветроэнергетич. установок в СССР применяют для механизации подачи воды из колодцев, особенно на пастбищах и отдалённых фермах в Поволжье, на Алтае, в Казах. ССР, Туркм. ССР, Узб. ССР и в др. зонах, где они работают 250-300 сут в году. Опыт практич. использования ветроэлектрич. агрегатов показал, что их целесообразно применять также для зарядки аккумуляторов, питания энергией маяков, бакенов, установок по опреснению минерализованных грунтовых вод, для катодной защиты трубопроводов и мор. сооружений от коррозии, для аэрации водоёмов в зимнее время закачкой воздуха под лёд и др. целей. Ведутся работы по созданию крупных ВЭС для энергоснабжения потребителей в р-нах, удалённых от крупных электроэнергетич. систем, но обладающих значит, ветроэнергетич. потенциалом, особенно в труднодоступных р-нах (арктических, горных и др.).

Разработка теоретич. основ ветроэнергетики и создание новых конструкций ветроагрегатов различного назначения проводятся во Всесоюзном НИИ электрификации с. х-ва, Всесоюзном НИИ электромеханики, Центр, аэрогидродинамич. ин-те и др. НИИ.

См. также Ветроэнергетика.

Развитию и совершенствованию энергетич. науки и техники способствуют широкое сотрудничество стран - членов СЭВ в области науч. изысканий, создания и использования средств получения, преобразования, передачи и распределения энергии, а также активное участие сов. учёных-энергетиков в деятельности Мирового энергетич. конгресса (МИРЭК), Междунар. агентства по атомной энергии, (МАГАТЭ) и др. междунар. орг-ций.

Периодич. издания: «Энергетика и электрификация» (с 1959), «Электрические станции» (с 1930), «Электричество» (с 1880), «Электротехника» (с 1930), «Теплоэнергетика» (с 1954), «Гидротехническое строительство» (с 1930), «Атомная энергия» (с 1956), «Энергомашиностроение» (с 1955), «Гелиотехника» (с 1965), «Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства» (с 1930), «Известия АН СССР. Энергетика и транспорт» (с 1963), «Известия высших учебных заведений. Энергетика» (с 1958) и др.