МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
імені ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до практичних занять
з дисципліни
«ПРОЦЕСИ УТВОРЕННЯ
ЕНЕРГЕТИЧНИХ ЗАБРУДНЕНЬ»
(електронне видання)
ЛУГАНСЬК 2011
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
імені ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до практичних занять
з дисципліни
«ПРОЦЕСИ УТВОРЕННЯ
ЕНЕРГЕТИЧНИХ ЗАБРУДНЕНЬ»
(для студентів, що навчаються за напрямом
«Екологія, охорона навколишнього середовища
та збалансоване природокористування»)
(Заняття 1, 2)
електронне видання
З А Т В Е Р Д Ж Е Н О
на засіданні кафедри екології.
Протокол № від 19.04.11
Луганськ 2011
УДК 504.055
Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни «Процеси утворення енергетичних забруднень» (для студентів, що навчаються за напрямом «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування») / Укладачі Полив’янчук А.П., Шеховцов Ю.І. – Луганськ: Видавництво Східноукраїнського національного ун-ту імені Володимира Даля, 2011. – 26 с.
Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни «Процеси утворення енергетичних забруднень» призначені для студентів, що навчаються за напрямом «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування», які супроводжуються необхідним теоретичним матеріалом, схемами, таблицями, а також завданнями для самостійного виконання. Виконуючи практичні роботи, студенти повинні розширити і поглибити теоретичні знання, придбані на лекціях і в процесі самостійної роботи з рекомендованою літературою.
Укладачі: А.П. Полив’янчук, доц.,
Ю.І. Шеховцов, асист.
Відп. за випуск Л.С. Заіграєв, доц.
Рецензент Б.Т. Харківський, проф.
Заняття 1 Теплове забруднення навколишнього середовища
Мета заняття: засвоїти причини виникнення теплого забруднення навколишнього середовища.
Завдання заняття:
засвоїти загальні поняття;
вивчити поняття теплового забруднення;
розрахувати кількість теплоти, яка потрапляє в навколишнє природне середовище.
Загальні терміни
Теплове (термальне) забруднення – форма фізичного забруднення середи, що характеризується періодичним або тривалим підвищенням її температури проти природного рівня.
Теплота (синоніми: теплова енергія, тепло) – один з видів енергії, яка є кінетичною енергією мікрочасток, в основному молекул.
Кількість теплоти – енергія, яку отримує або втрачає тіло в процесі теплообміну. Кількість теплоти є функцією процесу, а не функцією стану, тобто кількість теплоти, отримана системою, залежить від способу, яким вона була приведена в цей стан.
Тепло, згідно статистиці Міжнародного Енергетичного Агентства (МЕА) – це тепло, що виробляється виключно для продажу. Велика частина тепла, що включається до цієї категорії, виробляється при спалюванні палива; деяка невелика кількість тепла виробляється на основі геотермальних ресурсів, електричних теплових насосів і бойлерів.
Теплота згорання – кількість теплоти, що виділилася при повному згоранні 1 кг твердого або рідкого палива, або 1 м3 газоподібного палива.
Вища теплота згорання – максимальна кількість теплоти, що виділилася при хімічної реакції згоранні палива, включаючи теплоту конденсації водяної пари при охолоджуванні продуктів згорання.
Нижча теплота згорання – максимальна кількість теплоти, що виділилася при хімічної реакції згоранні палива, без врахування теплоти конденсації водяної пари.
Умовне паливо – поняття для зіставлення енергетичної цінності різних видів палива і його сумарного обліку. В якості одиниці умовного палива приймається паливо, яке має нижчу теплоту згорання, рівну 7000 ккал/кг або 29,33 МДж/кг.
Парникові гази (H2O, CO2, N2O, CH4, фреони, SF6) – гази з високою прозорістю у видимому діапазоні і з високим поглинанням в далекому інфрачервоному діапазоні. Присутність таких газів в атмосфері Землі приводить до появи парникового ефекту.
Ентропія (від грец. ἐντροπία – поворот, перетворення) – термодинамічна функція стану, змінення якої у ізотермічному процесі дорівнює приведеній теплоті.
Сутність теплового забруднення
Теплове забруднення є результатом розсіювання в навколишньому природному середовищі теплоти, що виділяється в різноманітних теплових процесах, перш за все пов’язаних із використанням паливно-енергетичних ресурсів планети.
Наприклад, за даними МЕА у 2007 році видобуто біля 4584 млн. т вугілля; у 2008 році біля 84,5 млн. бpл на добу (барель нафтового еквіваленту, 1 брл = 159 л) нафти і нафтопродуктів та 3149 млрд. м3 природного газу. В 2015 році очікується видобути 5468 млн. т вугілля; 88,4 млн. брл на добу нафти і нафтопродуктів та 3400 млрд. м3 природного газу.
У промислових районах кількість виробленої енергії сумірна з кількістю енергії, що потрапляє від Сонця на цю же площу. Тому там утворюються «острови тепла» і формується особливий мікроклімат. Це явище характерне для міст, крупних населених пунктів і особливо для мегаполісів.
Споживання енергії в містах на одиницю міської території в 1000 або більше разів вище, ніж на таку територію в сільській місцевості. Тепло і забруднюючи речовини, які утворюються в результаті функціонування міста забруднюють повітря, помітно змінюють клімат міст в порівнянні з кліматом навколишньої місцевості. Як правило, в містах тепліше, в них підвищена хмарність, менше сонячного світла, більше туману, ніж в прилеглій сільській місцевості.
Теплова дія промислових і комунальних підприємств впливає на збільшення інтенсивності і масштабу прояву ряду геологічних процесів (корозійних, карстово-суфозійних), хімічного забруднення та ін. З підвищенням температури підземних вод змінюється баланс концентрації різних хімічних сполук, що містяться в них. Це впливає на зміну ступеня агресивності підземних вод по відношенню до бетону, залізобетону і металів. Збільшення температури ґрунтів і підземних вод активізує процеси біокорозії. При підвищенні температури до 40-50 °С деякі види кородуючих мікроорганізмів у декілька разів інтенсифікують процес життєдіяльності, збільшується їх загальна кількість, а отже, і корозійна дія. Порушення температурного режиму в ґрунтовій товщі, де розташовані різні споруди і комунікації, спричиняє за собою неминучі додаткові витрати енергії, пов’язані з організацією охолоджування, захисту від теплової дії і тому подібне.
Високих значень теплове забруднення досягає в районах, де розміщуються ГРЕС і інші промислові установки, що вимагають охолоджування агрегатів водою, внаслідок чого скидання гарячої води у водоймища приводить до значного підвищення їх температури і, як наслідок, до зміни біологічних параметрів середи.
На виникнення теплового забруднення впливають забруднюючі речовини, які потрапляють в навколишнє середовище і приводять до збільшення ентропії і змінення термодинамічного стану середовища.
Крім цього суттєвим проявом впливу на біосферу в цілому є потрапляння в атмосферу парникових газів, які змінюють тепловий баланс нижніх шарів атмосфери і приводять до підвищення температури поверхні Землі.