Практическая работа № 1 «Тепловые загрязнения окружающей среды» общая часть

Основополагающую роль в развитии человеческой цивилизации сыграло открытие явления горения, при котором имеет место использование “запасенной” солнечной энергии.

Энергия горения -это высвобождаемая энергия ископаемого топлива (нефти, природного газа, угля, древесины и др.), накопленная в нем путем фотосинтеза в виде энергии химических связей молекул вещества.

Тепловая энергия процесса горения может превращаться в другие виды энергии - электрическую, механическую, но, как правило, с потерей определенного ее количества. Это приводит к тепловым загрязнениям окружающей среды.

Так, коэффициент полезного действия (КПД) тепловых электростанций составляет всего 30-40%. О больших потерях теплоты в окружающую среду уходящими дымовыми газами из нагревательных термических печей металлургической и машиностроительной промышленности - основных потребителей топлива в стране, свидетельствует их низкий термический КПД печей (20-30%).

Ежегодно в окружающую среду планеты попадает громадное количество тепловых выбросов (до 2^.10²⁰Дж).

Следствием теплового загрязнения атмосферы является рост ее среднегодовой температуры, снижение ледяного покрова, что в свою очередь приводит к повышению уровня континентальных и прибрежных вод и уменьшению отражательной способности земли (альбедо).

Выброс теплоты в водоемы различными производствами, использующими воду для охлаждения (особенно в атомной энергетике), повышает температуру воды и приводит к уменьшению содержания растворенных в ней кислорода, азота, углекислого газа, растворяемость которых при этом уменьшается, что сказывается на воспроизводстве рыб и растений. Во избежание нарушения теплового режима водоемов более, чем на 5С зимой и на 3С летом.

Теплотворная способностьтоплива характеризуется величиной теплоты сгорания, приведенной в справочной литературе.

Теплота сгорания - количество тепловой энергии, которая выделяется при сгорании 1г (кг) вещества. Ее можно выражать в кал/г (ккал/кг) или Дж/г (кДж/кг): 1кал-4,184 Дж, 1ккал-4,184 кДж.

При оценке вида топлива основным параметром его считается значение молярной теплоты сгорания.

Молярная теплота сгорания- количество тепловой энергии, которое выделяется при сгорании одного моля вещества. Ее величину рассчитывают по значению теплоты сгорания и молярной массы (М) вещества.

В связи с большими потерями теплоты в окружающую среду приобретают актуальность вопросы экологии и энергоресурсосбережения.

В этом плане одним из лучших методов решения этой проблемы, является возврат части теплоты, содержащейся в отходящих дымовых газах, применением рекуператоров.

Подогрев воздуха, используемого для горения топлива в рекуператорах, теплом дымовых газов обеспечивает не только экономию топлива, но и способствует более полному его сгоранию, а, следовательно, уменьшению объема оксида углерода и сажи в газовых выбросах.

В рекуператорах передача теплоты происходит через стенку, по одну сторону которой движутся дымовые газы, а по другую - нагреваемые воздух или газ.

На рисунке показана схема движения дымовых газов и воздуха в рекуператоре:

дымовой

газ

воздух

Направления токов воздуха и дымовых газов могут быть параллельны или противоположны.

В разделе 3 приведены примеры расчетов по тепловым загрязнениям и экономии топлива в зависимости от теплоты сгорания топлива, различных температурных условий работы печи и рекуператора.