2.6 Энергия

Технологические процессы в промышленности связаны с затратой или выделением энергии. Основными видами энергии являются механическая, электрическая, тепловая. Главная особенность энергии – взаимопревращение одного ее вида в другой.

Механическая энергия (кинетическая и потенциальная) для непосредственного выполнения работы в настоящее время используется относительно редко. Примерами служат: помол зерна на водяной мельнице, процессы механической обработки изделий и хозяйственные работы за счет мускульной энергии человека и животных (сверление, резка, переноска тяжестей и т.д.).

Основной недостаток механической энергии заключается в трудности ее передачи на расстояния. Для этого используют зубчатые передачи и трансмиссии. Однако они громоздки, металлоемки и нетехнологичны, имеют низкий коэффициент полезного действия, поэтому механическую энергию превращают в более удобную электрическую форму.

Электрическая энергия – наиболее технологичный вид энергии, которая легко превращается в другие виды энергии и передается на значительные расстояния.

Недостаток электроэнергии – необходимость ее использования или превращения в другие виды энергии непосредственно в момент получения, который может быть преодолен в свете открытия явления сверхпроводимости и создания материалов, в которых она сохраняется.

Тепловая энергия широко применяется для выработки электроэнергии и непосредственно в технологических процессах (нагревание, сушка, плавление, выпаривание), для отопления и других коммунально-бытовых нужд.

К недостаткам тепловой энергии относится невозможность подачи ее на дальние расстояния из-за значительных потерь в окружающую среду.

В качестве теплоносителей используют пар, горячую воду, топочные газы, металлические расплавы.

Все источники энергии по степени их воспроизводимости делят на невозобновляемые (горючие полезные ископаемые, ядерное топливо) и возобновляемые (энергия воды, ветра, солнца, морских приливов, геотермальных источников). В настоящее время подавляющая часть энергии вырабатывается из невозобновляемых источников, запасы которых ограничены. Перед человечеством встает проблема обеспечения своей жизнедеятельности дешевой энергией, источники которой должны быть неисчерпаемы. Решение этой проблемы в ближайшей перспективе видится в освоении процесса управляемого ядерного синтеза.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение природным ресурсам. Какой из природных ресурсов используется наиболее широко?

2. Назовите составные части природных ресурсов.

3. В чем заключается специфичность таких видов сырья как нефть, уголь, природный газ?

4. По каким признакам классифицируется перерабатываемое сырье?

5. По каким признакам классифицируется топливо?

6. Как и почему изменялось соотношение использования видов топлива в ХХ веке?

7. Какова ведущая тенденция изменения доли угля в топливно-энергетическом балансе промышленно развитых стран в ХХ веке? Чем она обусловлена?

8. Что такое условное топливо?

9. По каким характеристикам оценивается состав и качество твердого топлива?

10. Приведите классификацию углей.

11. По каким показателям различаются отдельные типы и марки углей?

12. Какими свойствами должны обладать коксующиеся угли?

13. Каков элементарный состав жидких, твердых и газообразных топлив?

14. Каковы основные характеристики природного газа?

15. Назовите основные характеристики различных видов топлива. Как они влияют на организацию процессов горения?

16. Как организуется процесс горения топлива?

17. В чем состоит подготовка различных видов топлива к сжиганию?

18. Какие виды горения топлива Вы знаете?

19. Как влияют продукты сгорания на окружающую среду?

20. От чего зависит характер газовой атмосферы в камерах горения? Чем вызывается организация окислительной, восстановительной или нейтральной атмосферы в них?

21. Какова доля и запасы пресной воды на Земле?

22. Каковы критерии оценки питьевой и промышленной воды?

23. Назначение воды в различных областях жизнедеятельности человека.

24. Назовите состав воздуха и дайте характеристики его составляющих.

25. Назовите области использования воздуха и его составляющих.

26. Дайте характеристику основным видам энергии.

27. Охарактеризуйте достоинства и недостатки различных видов энергии.

28. Приведите примеры возобновляемых и невозобновляемых источников энергии.