Введение

§ В.1. Общая характеристика курса

Книга предназначена для использования в качестве учебного пособия по курсу «Введение в специальность», который читается в первом семестре обучения и должен создать у учащихся основные представления об их специальности — энергетике, ее значении в современном обществе, истории ее развития, влиянии на техни­ческий, социальный прогресс и биосферу.

Курс этот является одним из важнейших. Его влияние на сту- деита-первокурсника, как правило, только что пришедшего со школьной скамьи и мало знающего о своей будущей специальности, очень велико. От успеха данного курса, от того, насколько заинте­ресуется студент своей будущей специальностью, в значительной степени зависит вся его последующая студенческая и даже инже­нерная биография. В процессе работы над курсом студент яе толь­ко получает представление о своей будущей специальности, но и, что немаловажно, получает определенные навыки работы в вузе. В этом единственном за все время обучения общеэнергетичеоком курсе студент получает представление о всех разделах энергетики и их взаимосвязях, об энергетических системах и основных, происходящих в них процессах преобразования, передачи и потребления энергии, о принципах работы и конструктивном вы­полнении энергетических установок, о современном состоянии и перспективах развития энергетики.

Энергетика рассматривается как одна из подсистем единой гло­бальной системы функционирования человеческого общества, вклю­чающей, так же как подсистемы, окружающую среду и различные отрасли хозяйства.

Понятия «э-нергетика» и «энергетическая наука» употребляются давно, однако и в настоящее время вкладываемый в них смысл нельзя считать установившимся.

Под энергетикой, или энергетической системой, следует пони* мать совокупность больших естественных (природных) и искусст­венных (созданных человеком) систем, предназначенных для по­лучения, преобразования, распределения и использования в народ­ном хозяйстве энергетических ресурсов всех видов*. На рис. В.1 показана такая совокупность систем, их прямые и обратные (штри­ховая линия) связи. На этом рисунке и в приведенном выше опре­делении подчеркивается системный подход к энергетике,

при котором она рассматривается как большая система, включающая на правах подсистем части других больших^ систем.

Из понятия энергетики вытекает понятие энергетической науки, ее предмет и методы /изучения.

Под энергетической наукой понимается система знаний о свой­ствах и взаимодействиях энергетических потоков и влиянии их на человеческое общество в социальном, экономическом и научно-тех- ническом планах и влиянии на окружающую среду. Такое опреде­ление энергетической науки соответствует общему понятию науки как формы общественного сознания, отображенной в систему упо-

рядоченных знаний, которые корректируются в ходе социального и научно-технического прогресса.

Энергетическая наука занимается изучением закономерностей процессов и явлении, прямо или косвенно связанных с получением необходимых для народного хозяйства энергетических ресурсов и созданием установок, вырабатывающих, преобразующих и потреб­ляющих различные виды энергил.

Основой энергетическая наукж нужно считать Ленинский план ГОЭЛРО, первый общегосударственный план, определивший зна­чение электрификации для народного хозяйства и важность комп­лексного подхода к энергО' л топливоснабжению страны.

Энергетическая наука, понимаемая в широком смысле, разви­вается в трех основных направлениях:

/ТJ изучение закономерностей развития и оптимальных пропор­ции энергетики и электрификации, а также изучение природы и свойств больших развивающихся систем в энергетике. Это направ­ление, имеющее своей целью совершенствование методов прогнози­рования, планирования и эксплуатации систем энергетики, тесно связано с социальными процессами, экономикой страны;

2. совершенствование способов получения, преобразования, передачи, распределения и использования энергоресурсов и энер­гии различных видов; повышение коэффициента полезного дейст­вия всех энергоустановок, уменьшение их экологического влияния (неблагоприятного воздействия на природу и живые организмы, т. е. на биосферу);

3. создание новых методов <и средств получения энергии и пре­образования различных видов энергии в электрическую; разработ­ка новых способов передачи электрической энергии и ее использо­вание в стационарных и подвижных установках. Здесь энергетика очень тесно смыкается с физикой.

Энергетика представляет собой большую систему, призванную способствовать реорганизации человеческого общества «а основе научно-технического прогресса и развития всего народного хо- зяйства.

Энергетика, являясь большой системой, состоит из отдельных подсистем, связанных между собой таким образом, что раздельное рассмотрение подсистем невозможно без учета их взаимного влия­ния и обратных связей.

Развитие и функционирование энергетики зависят от социаль­ных и демографических факторов (политических и экономических аспектов состояния данной страны, наличия в ней рабочей силы, размещения населения, расположения источников энергии и т. д.). Выработка энергии связана с ее потреблением в промышленности, сельском хозяйстве, быту и на транспорте.

Будучи большой системой и взаимодействуя с рядом подсистем (рис. В.1), энергетика в теоретическом аспекте связана с рядом на­учных дисциплин и обычно рассматривается состоящей из отдель­ных разделов. В этих разделах выделяют общую энергетику, управ­ление энергетикой, включая проблемы кибернетики электрических

nii'tcM. электро-, гндро- и теплоэнергетику, атомную энергетику. К энергетике и широком плане относится также тонлииоснабжелие, включающее снабжение ископаемым топливом (углем, торфом, гаюм, нефтью, ядериым горючим). Каждый из разделов энерге­тики имеет определенные, в известной мере самостоятельные, экономические, практические и научные задачи. Широту всех этих задач, возникающих перед специалистами, работающи­ми в отдельных отраслях и разделах энергетики, можно харак­теризовать хотя бы тем, что специалисты-энергетики гото­вятся сейчас более чем по 20 специальностям и 35 специализа­циям (см. § В.З).

Такое дифференцирование энергетических проблем произошло исторически. В настоящее время оно становится не вполне оправ­данным, вызывая трудности при решении комплексных задач энер­гетики, требующих от специалистов широкого кругозора в пробле­мах, которые стоят перед современной и тем более будущей энерге­тической наукой и техникой.

Изучение курса «Введение в специальность» относится к перво- ^ му этапу подготовки инженера.

Роль инженера в современном обществе велика и в перс­пективе. будех еще больше. В последние десятилетия понятие «ин­женер» в значительной степени утратило ту творческую, изобрета­тельскую сторону, которая должна быть для -него характерна. Ведь само слово «инжецер» французского происхождения подразумева­ет человека, способного к созданию нового, к изобретательности. Понятие «техника» также связано с творческим характером труда. Оно происходит от слова «техне», которым в Древней Греции характеризовали ремесленников, особенно прославившихся своим мастерством. Однако в современных условиях революционных из­менений в сфере материального производства и в системе теорети­ческих и прикладных наук функции инженера становятся более от­ветственными, творческими и понятие «инженер» в силу объектив­ных изменений вновь приобретает прежний творческий смысл. Теперь и в будущем, когда нетворческую работу в сфере умствен­ного труда будут выполнять вычислительные машины, возможно­сти для творческой научной деятельности инженера расширяются. Инженеры могут и должны непосредственно превращать науку в производительную силу общества, 'используя ее достижения для повышения производительности труда и качества продукции в сфе­ре материального производства.

Роль инженера и далее будет очень велика. В. И. Ленин говорил, что без новейшей техники, без новых открытий и новых проникно­вений в тайны природы мы коммунизм не построим. И вот эти проникновения в тайны природы и должны осуществлять инжене- ры-энергетики. Поэтому они должны быть специалистами, способ­ными творчески, на высоком научном и техническом уровне решать стоящие перед ними задачи и те проблемы широкого плана, кото­рые затрагивают самые различные, все расширяющиеся сферы деятельности человека.

В будущем еще заметнее будут проявляться особенности ут- гетики, связанные с соизмеримостью мощностей искусственных энергетических установок и естественных геофизических процессов влияющих на состояние планеты. Энергетика будет играть все бо­лее значительную роль, являясь как демографическим, социаль- ! ным, так и политическим фактором, влияющим на взаимоотноше­ния между государствами и во многом определяющим политику ряда стран. Направленные по всему миру потоки различных энер­гетических ресурсов, общий качественный характер которых при­ближенно показан на рис. В.2, проявляются в виде мощных факто­ров при развитии взаимоотношений, возникновении конфликтов и заключении договоров между некоторыми капиталистическими государствами.

Х

Рис. В.2. Потоки основных энергетических ресурсов в мире (примерный характер)

арактерные особенности энергетики, особенно важные на сов­ременном этапе технического прогресса, приводят к новому под­ходу в решении инженерных задач, основанному на учете факторов широкого плана, затрагивающих разные аспекты деятельности че­ловеческого общества по выработке новой инженерной психологии.

jj § В.2. Значение энергетики в техническом прогрессе

Развитие человеческого общества и его успехи на пути цивили­зации и прогресса непосредственно связаны с повышением произ­водительности труда и улучшением материальных условий жизни людей. Необходимое условие научно-технического и социального •прогресса состоит в увеличении количества потребляемой энергии и освоении новых, более эффективных ее видов.

Количество потребляемой современными машинами энергии очень велико. Представление об этом количестве может дать сле­дующее образное сравнение: все работоспособное население мира, работая с полным напряжением физических сил по 8 ч в сутки, не смогло бы за год выработать одной сотой энергии, получаемой сейчас за счет сжигания топлива и энергии рек. Потребление энер­гии и в дальнейшем должно возрастать, обеспечивая повышение производительности труда, что, как указывал В. И. Ленин, всегда являлось и является самым важным, самым главным для победы нового, более прогрессивного общественного строя.

Построение высокоразвитого коммунистического общества, в котором очень широко будут использоваться совершенные, автома­тически управляемые машины, заменяющие физический и нетвор­ческий умственный труд, возможно только при еще более значи­тельном увеличении потребляемой энергии и росте производитель­ности труда.

Процесс потребления энергии на нашей планете исторически протекал крайне неравномерно. Ориентировочное представление о нем может дать приведенная на рис. В.З кривая (сплошная линия), указывающая на резкое возрастание потребления энергии начиная с XX в. Так, человечество за всю историю своего существования из­расходовало примерно 900—950 тыс. ТВт-ч энергии всех видов,

ирн'Н'М около ²/з этого колнчостиа прИкшпггги последние 30 лет. Хлрл«терпи здесь и неравиомгрносш и потреблении энергии. Так, я /кин;торичгекую эпоху каждый человек, иснпль.чопавший свою мускульную силу и энергию впервые зажженного костра, тратил •'РМГит niieju.no одинаковое количество '4iepi ми. Приближенно можно ечит.ггь ее распределение равномерным I : 1. В наше вре-