
- •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.
Часть 1 Проблемы современного производства
энергетической продукции
Раздел 1.1. Энергетические ресурсы и динамика их
потребления
1.1.1. Источники энергии, мера их измерения
Развитие человеческой цивилизации невозможно без использования энергии для создания комфортных условий существования (тепло в жилищах, освещение, коммуникации,...) и функционирования производства. Потребление энергии на современном уровне развития цивилизации происходит, как правило, в виде энергетической продукции. Энергетической продукцией называют энергию электрического тока и тепловую энергию, подаваемую в системы отопления и горячего водоснабжения жилых помещений. Эти виды энергии непосредственно используются на производстве и в быту, т.е. являются потребительскими формами энергии. Энергетическую продукцию производят энергетические предприятия (ГРЭС, ТЭЦ, Централизованные котельные).
Основными источниками энергии являются:
- солнечное излучение,
- движение и притяжение Солнца, Луны, Земли;
- тепловая энергия Земли, энергия радиоактивного распада в ее
недрах;
- ядерные реакции;
- химические реакции.
Источники энергии можно разделить на два класса:
Возобновляемые источники энергии - источники энергии на основе существующих в природе потоков энергии (солнечное излучение, энергия ветра, рек, приливов и т.п.).
Невозобновляемые источники энергии - природные запасы веществ, которые могут быть использованы для производства энергии (уголь, нефть, газ, уран и т.д.). Первичные энергоресурсы - виды невозобновляемых источников энергии, используемые в виде топлива, т.е. для получения энергетической продукции. Источники невозобновляемой энергии - топливо на основе органических соединений, горячие горные породы, ядерные и химические реакции. Созданные в природе источники энергии разнородны по своей теплотворной способности и возможности их превращения в энергетическую продукцию. Их необходимо сравнивать. Можно, конечно, перевести запасенную в природе энергию в джоули, но такой способ не является наглядным по сравнению с тем, что основан на понятии условного топлива.
Условное топливо - топливо, теплотворная способность которого составляет 7000 ккал/кг или 29,3 МДж/кг. В США и странах Западной Европы условное топливо принято называть угольным эквивалентом. Такую калорийность имеет хороший уголь.
Принято мощности всех месторождений и запасов источников энергии различной природы оценивать в мере условного топлива, т.е. сопоставлять их мощности с соответствующим количеством хорошего угля.
Реальное топливо имеет калорийность и больше и меньше чем условное. Поэтому в расчетах возникает коэффициент q - относительная калорийность реального топлива по отношению к условному. Величина q означает, что для получения тепловыделения, эквивалентного сжиганию 1 тонны условного топлива нужно взять q тонн реального топлива. Например, для мазута q = 0,74, бурого угля (подмосковного) q = 2,8(см. таблицу 1.1).
Таблица 1.1.1.
Теплотворные способности органических топлив
N |
Вид топлива |
калорийность ккал/кг |
1 |
Бурый уголь (подмосковный) |
2510-2830 |
2 |
Бурый уголь (канско-ачинский) |
3200-4100 |
3 |
Антрацит |
6600 |
4 |
Каменный уголь (кузнецкий) |
5800-6900 |
5 |
Каменный уголь (донецкий) |
5300-6500 |
6 |
Каменный уголь (экибастузский) |
3000-4600 |
7 |
Природный газ |
9500 ккал/нм куб |
8 |
Мазут |
10500 |