13. Сырьевые материалы. Классификация сырья.

Сырьевые материалы – один из главных компонентов технологического процесса. Это предмет труда, изменённый под действием труда. Сырьё – природные и искусственные в-ва, из которых производится промышленная продукция. От качества, доступности, стоимости сырья во многом зависят показатели производства. Для ряда производств сырьём являются материалы, уже прошедшие определённую обработку.

Классификация сырья.

1. по происхождению (минеральные, животные, растительные)

2. по запасам, исчерпаемости (возобновляемые: древесина, зерновые; невозобновляемые: уголь, нефть, руды)

3. по химическому составу (органические, неорган.)

4. по агрегатному состоянию (жидкие, твёрдые, газообразные)

5. по получению (промышленные, сельскохоз., природные, искусственные)

6. первичные, вторичные

7. по сфере использования (топливно-энергетические, горно-химические, рудное, нерудное)

Рудное сырьё – из которого технически возможно и экономически целесообразно добывание металла. Минералы - природные тела примерно одинаковые по хим. составу и физ. свойствам. Горные породы – природные скопления материалов, имеющих относительно общий состав и структуру: магматические, осадочные, метаморфические. Магматические – при извержении древних вулканов (характерна прочность, морозостойкость, пористость). Осадочные – выпадающие в осадок органические вещества. Метаморфические – изверженные и осаждённые, но изменённые под действием осадков.

8. по строению (мономеры: железная руда; полимеры: свинец, цинк). Добыче ископаемых предшествует разведка, чтобы определить запасы, качество сырья, характер добывания, экономическую целесообразность, методы ведения добычи. Подсчитывают промышленные запасы, даются рекомендации по вводу промышленности в разработку. Жидкие ископаемые добываются скважинами.

14 Виды энергии. Энергия в технологических процессах. Качество энергии

энергия - способность тела или системы тел совершать работу. Энергия является общей количест­венной мерой движения и взаимодействия всех видов материи.

В зависимости от форм движения материи рассматриваются различные виды и фор­мы энергии. Если энергия является результатом изменения состояния движения матери­альных точек или тел, то она называется кинетической. К ней относятся механическая энергия движения тел, тепловая энергия, обусловленная движением молекул. Если энергия является результатом изменения взаимного расположения частей данной системы или ее положения по отношению к другим телам, то она называется потенциальной. К ней относят энергию масс, притягивающихся по закону всемирного тяготения, энергию положения од­нородных частиц, например, энергию упругого деформированного тела, химическую энер­гию.

В технологических и производственных процессах используется механическая, элек­трическая, электромагнитная, тепловая, химическая, атомная, внутриядерная энергия.

Механическая энергия проявляется при взаимодействии, движении отдельных тел или частиц. К ней относят энергию движения или вращения тела, энергию деформации при сгибании, растяжении, закручивании, сжатии упругих тел (пружин)..

Тепловая энергия - это энергия неупорядоченного (хаотического) движения и взаи­модействия молекул веществ.

Электрическая энергия — энергия движущихся по электрической цепи электронов (электрического тока). Электрическая энергия применяется для получения механической энергии с помощью электродвигателей и для осуществления механических процессов обра­ботки материалов: дробления, измельчения, перемешивания; для проведения электрохими­ческих реакций; для получения тепловой энергии в электронагревательных устройствах и печах; для непосредственной обработки материалов (электроэрозионная обработка).

Химическая энергия — это энергия, запасенная в атомах веществ, которая высвобо­ждается или поглощается при химических реакциях между веществами. Химическая энер­гия либо выделяется в виде тепловой при проведении экзотермических реакций (например, горениитоплива), либо преобразуется в электрическую в гальванических элементах и акку­муляторах. Эти источники энергии характеризуются высоким КПД (до 98 %), но низкой ем­костью.

Электромагнитная энергия представляет собой энергию электромагнитных волн, т.е. движущихся электрического и магнитного полей. Она включает видимый свет, инфра­красные, ультрафиолетовые, рентгеновские лучи и радиоволны.

Ядерная энергия — энергия, локализованная в ядрах атомов так называемых радио­активных веществ. Она высвобождается при делении тяжелых ядер (ядерная реакция) или синтезе легких ядер (термоядерная реакция).

Гравитационная энергия — энергия, обусловленная взаимодействием (тяготением) массивных тел, она особенно ощутима в космическом пространстве.

в зависимости от уровня проявления можно выделить энергию мак­ромира — гравитационную, энергию взаимодействия тел - механическую, энергию молеку­лярных взаимодействий — тепловую, энергию атомных взаимодействий — химическую, энергию излучения — электромагнитную, энергию, заключенную в ядрах атомов - ядер­ную.

Энергия, заключённая в природных ресурсах (энергия топлива, воды, ветра, тепловая энергия Земли, ядерная), которая может быть преобразована в электрическую, тепловую, механическую, химическую, называется первичной. Энергия, получаемая после преобразо­вания первичной энергии на специальных установках - станциях, называется вторичной (электрическая энергия, энергия пара, горячей воды и др.).

В соответствии с законом сохранения энергии в изолированной системе энергия может только переходить из одного вида в другой, количество её остаётся постоянным. Первый закон (начало) термо­динамики устанавливает взаимную превращаемость всех видов энергии: тепло Q, сообщен­ное неизолированной системе, расходуется на увеличение ее внутренней энергии U и со­вершение ею работы А против внешних сил:

Q = U + А .

Отличительные особенности тепловой энергии и условия ее превращения в другие виды энергии определяются вторым законом (началом) термодинамики.

Согласно этому закону, процессы, связанные с теплообменом, при конечной разно­сти температур необратимы и могут протекать самопроизвольно только в одном направле­нии — от горячих к холодным телам с установлением равновесия в системе. Отсюда следу­ет, что поскольку часть энергии расходуется не по назначению (если назначением считать передачу энергии), в системе возникают потери энергии. Величина таких потерь зависит от вида энергии и способности системы воспринимать и сохранять получаемую энергию.

С законами термодинамики связаны понятия количества и преимущества различных видов энергии. При оценке преимуществ видов энергии используется определение эксергии, или работоспособности. Этот термин применяется для обозначения максимальной ра­боты, которую может совершить система при переходе из определённого состояния в рав­новесие с окружающей средой. Работа, которую совершает система в термодинамическом процессе, оказывается максимальной только в том случае, когда производимый процесс оказывается равновесным.

Используя понятие эксергии, можно оценивать определённые достоинства различ­ных видов энергии. Так, электрическая и механическая энергия в ходе технологических процессов совершает превращения практически без потерь и имеет 100 %-ную работоспо­собность. Тепловая энергия характеризуется неупорядоченной формой передачи внутрен­ней энергии. При ее превращении, например в электрическую, часть тепла расходуется на упорядочение этого движения и образует потери. Для получения 1 кДж тепла достаточно иметь 1 кДж механической или электрической энергии, но для получения 1 кДж механиче­ской или электрической энергии потребуется более 1 кДж тепла. По современным пред­ставлениям тепловая энергия является суммой энергий элементарных частиц, находящихся в состоянии неупорядоченного движения. Упорядоченное движение значительно проще превратить в хаотическое, что и происходит при превращении электрической или механи­ческой энергии в тепловую..

Второй закон термодинамики устанавливает зависимость, согласно которой тепло- обменные процессы при конечной разнице температур необратимы и могут протекать толь­ко в одном направлении — от горячих тел к холодным с установлением равновесия в сис­теме.