
- •Федеральное агенство по образованию
- •Подготовлено к печати на кафедре
- •Подписано в печать 12.11.04 Сдано в производство 10.11.04
- •Часть 1 Проблемы современного производства
- •Раздел 1.1. Энергетические ресурсы и динамика их
- •Раздел 2.2. Необратимое преобразование химической энергии
- •Раздел 2.3. Энергосбережение в энергосиловых установках…………..63
- •Раздел 2.4. Преобразование химической в работу при
- •Раздел 2.5. Энергосбережение в системах производства
- •Часть 1 Проблемы современного производства
- •Раздел 1.1. Энергетические ресурсы и динамика их
- •1.1.1. Источники энергии, мера их измерения
- •1.1.2. Топливно-энергетический потенциал Земли
- •Доказанные извлекаемые запасы органических топлив
- •1.1.3. Производство и потребление топливно - энергетических
- •1.1.4. Структура топливно – энергетических ресурсов.
- •1.1.5. Динамика потребления энергетических ресурсов.
- •1.1.6. Возобновляемые источники энергии.
- •Отсутствие дешевых преобразователей, низкие плотности потоков и неравномерность освещения сильно сдерживают использование этого вида энергии.
- •1.1.7. Новые источники энергии.
- •Раздел 1.2. Энергетический анализ технологий производства энергетической продукции
- •1.2.1 Топливные циклы.
- •Годовая потребность q в органическом топливе в натуральном
- •Приведем результаты расчетов по формулам (2.1) и (2.2) в виде
- •Количество отпущенной тэц в сеть за год электроэнергии
- •Раздел 1.3. Энергетика и экология
- •1.3.1. Место энергетики в антропогенных загрязнениях
- •До 80% антропогенных загрязнений окружающей среды
- •Выбросы вредных веществ в атмосферу являются наиболее важным
- •Выбросы загрязняющих веществ от предприятий энергетики
- •Тэк обеспечивает около 70% ежегодного нарушения земель
- •1.3.2. Структура вредных выбросов и их влияние на
- •1.3.3. Экологические требования к объектам энергетики
- •Поэтому при строительстве каждого энергообъекта обязательно
- •Невыполнение любого из приведенных ограничений делает
- •Все, рассмотренные выше, факторы негативного воздействия тэк
- •Раздел 1.4. Энергетика и экономика
- •1.4.1. Математические модели экономики
- •Модель обладает рядом недостатков. Например, считается, что
- •1.4.2. Модель экономики, включающая энергетику
- •Роль научно-технического прогресса и
- •Часть 2. Термодинамические основы энергосбережения
- •Раздел 2.1. Основы теории преобразования тепловой
- •2.1.1. Теорема Карно.
- •Энтропия как физическая характеристика преобразования тепла в работу. Неравенство Клаузиуса.
- •2.1.5. Химический потенциал
- •2.1.6. Эксергия
- •Подставляя (2.1.31) в (2.1.30), получим что
- •Раздел 2.2. Горение топлив и преобразование выделяющейся
- •Современное производство энергетической продукции и
- •2.2.2. Тепловые эффекты химических реакций. Закон Гесса.
- •Рассмотрим произвольную химическую реакцию
- •2.2.3. Тепловые эффекты образования веществ.
- •2.2.4. Изменение тепловых эффектов химических реакций
- •Тепловой эффект химической реакции
- •2.2.6. Преобразование энергии, выделяющейся при горении
- •2.2.6. Основные направления совершенствования
- •Раздел 2.3. Энергосбережение в энергосиловых установках
- •2.3.1. Регенерация тепла
- •Рассмотрим в качестве примера следующую задачу: как изменится
- •2.3.2. Изотермический подвод и отвод теплоты.
- •2.3.2. Бинарные циклы. Температуры горения органических топлив достаточно велики, и
- •2.3.3. Парогазовые установки.
- •При работе в базовом режиме используется пту, газотурбинная
- •Раздел 2.4. Преобразование химической в работу при
- •Константы равновесия химических реакций.
- •Максимальная работа при обратимых процессах.
- •2.4.3. Коэффициент использования топлива при
- •Идеальная машина для обратимого окисления
- •Раздел 2.5. Энергосбережение в системах производства
- •2.5.1. Обратимое преобразование работы в теплоту. Цикл
- •Обратимое преобразование теплоты.
- •Из рисунка видно, что при преобразовании тепла от источника с
- •Для холодильной машины
- •2.5.3. Тепловые насосы.
- •2.5.4. Энергосбережение при теплофикации
- •Количество отработанной теплоты, полезно использованной для
- •Сравнительный анализ теплофикации и тепловых
- •Р ис.2.5.7. Схемы двух исследуемых вариантов теплоснабжения
- •2.5.6. Основные направления энергосбережения при
- •Приложение 1. Зависимости средних теплоемкостей газов от температуры.
Невыполнение любого из приведенных ограничений делает
невозможным размещение данного объекта на рассматриваемой
территории. В этом случае необходимо или снизить негативное
воздействие на окружающую среду рассматриваемого предприятия
путем природоохранных мероприятий до требуемого уровня, либо
рассмотреть целесообразность размещения в данном месте
альтернативного энергопредприятия с лучшими экологическими
характеристиками.
Все, рассмотренные выше, факторы негативного воздействия тэк
на окружающую среду и социальную сферу являются следствием
относительно нормального функционирования объектов ТЭК. Однако
аварии, происходящие иногда при работе энергетических объектов, наносят несравнимо больший и экономический и социальный ущерб, так аварии в газотранспортных системах и на нефтепромыслах приводят к тяжелым нарушениям природной среды, а иногда и к гибели людей.
Раздел 1.4. Энергетика и экономика
1.4.1. Математические модели экономики
Простейшая математическая модель экономики была предложена Харрольдом и Домаром. В модели приняты следующие обозначения:
b - производственная база, [b] = руб.;
i - инвестиции, [i] = руб./год;
q - поток промышленной продукции, [q] = руб/год;
h - национальный доход;
- норма накопления (доля национального дохода,
идущая на увеличение базы).
Рост производства связан с увеличением производственной базы за
счет притока инвестиций
db/dt = i,
которые возникают за счет отчислений от национального дохода
i = h.
В простейшей модели национальный доход состоит из произведенной за
год промышленной продукции
h = g.
Таким образом, получается дифференциальное уравнение, описывающее
развитие промышленной базы:
db/dt = g,
связывающее увеличение производственной базы с потоком промышленной продукции. С другой стороны, ясно, что между производственной базой и потоком промышленной продукции существует связь, описываемая алгебраическим соотношением. Например, чем больше производственная база, тем больше поток продукции:
b = k*g,
где k - капиталоемкость промышленной продукции или капитальный ко-
эффициент. Смысл этой величины весьма прозрачен. Она показывает за
какой промежуток времени стоимость произведенной продукции сравняется со стоимостью оборудования ее производящую. Подставляя выражение для b в дифференциальное уравнение, получим
kdg/dt = g.
Считаем, что k не зависит от времени.
Решение уравнения имеет вид:
g = g exp{ t},
т.е. представляет собой экспоненциально растущий поток промышленной
продукции, а также национального дохода. Показатель роста
= /k
определяется двумя факторами: долей, идущей на накопление, и капиталоемкостью. Приемлемым в экономике считается 3% рост, т.е. = 0,03.
Принимая k = 4 года, найдем = 0,12, т.е. 12% национального дохода
необходимо тратить на развитие экономики.
Модель обладает рядом недостатков. Например, считается, что
промышленность выпускает однородный продукт, кроме того производственная база не изнашивается. Последний недостаток легко устраним.
Пусть часть p потока промышленной продукции идет на восстановление
износа производственной базы. Теперь связь h и g выглядит так:
h = (1-p)*g,
а основное уравнение преобразуется в
kdg/dt = (1-p)g,
т.е. фактически имеет тот же вид, но уже с возросшей капиталоемкостью k = k/(1-p).