Энергетическое обеспечение производства
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
показывает, что резервы экономии топливно-энергетических ресурсов в настоящий момент имеются практически во всех звеньях энергетического цикла. Потенциал энергосбережения в нашей стране достигает 1/3 всего объёма потребляемых первичных энергоресурсов, а по некоторым данным - 40-45%.
2. ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
Теплоэнергетика - отрасль, занимающаяся преобразованием теплоты в другие виды энергии, главным образом в механическую и электрическую. Для генерирования механической энергии за счет теплоты служат теплосиловые установки.
Преобразование теплоты в механическую энергию в тепловых установках основано на способности газа - газообразного тела совершать механическую работу при изменении его объема. При этом рабочее тело (пар или газ) должно совершить замкнутую последовательность термодинамических процессов (цикл). В результате такого цикла от одного или нескольких источников теплоты отбирается определенное количество теплоты Q1 и одному, или нескольким источникам теплоты отдается количество теплоты Q2, меньшее, чем Q1; при этом разность Q1- Q2 превращается в механическую работу Атеор. Отношение полученной работы к затраченной теплоте называется термическим КПД этого цикла.
В простейшем случае цикл может быть осуществлен при одном источнике теплоты с температурой Т1, отдающем теплоту рабочему телу, и одном источнике теплоты с температурой Т2, воспринимающем теплоту от рабочего тела. При этом в температурном интервале Т1-Т2 наивысший КПД hR=1- Т2/Т1 среди всех возможных циклов имеет цикл Карно. КПД, равный 1, т.е. полное превращение теплоты Q1 в работу, возможен либо при Т1 равное , либо при Т2 равное 0. Разумеется, оба эти условия нереализуемы. Невозможность полного превращения теплоты в работу при условии, что все тела участвующие в этих превращениях, будут возвращены в исходные состояния, устанавливается вторым началом термодинамики.
Процессы, протекающие в реальных установках, преобразующих теплоту в другие виды энергии, сопровождаются различными потерями, поэтому получаемая действительная работа Адейств оказывается меньше теоретически возможной работы Атеор.
Теплосиловые установки включают: рабочее тело, осуществляющее замкнутую последовательность термодинамических процессов (цикл); системы подвода теплоты к рабочему телу; одну или несколько машин, воспринимающих работу рабочего тела; систему отвода теплоты от рабочего тела в окружающую среду. По способу передачи теплоты к рабочему телу различают установки с внешним подводом (теплота подводится к рабочему телу от внешнего источника в теплообменники) и установки с внутренним подводом (рабочее тело - продукты сгорания топлива).
2.1 Теплоснабжение
.1.1 Основные виды энергии и источники тепла, используемые для теплоснабжения
Источником тепла называется комплекс оборудования и устройств, с помощью которых осуществляется преобразование природных и искусственных видов энергии в тепловую энергию с требуемыми для потребителей параметрами.
Потенциальные запасы основных природных видов энергии в миллиардах тонн условного топлива в мире составляют:
органическое (ископаемое) топливо - 24,7109;
ядерное топливо (уран и торий) - 231103;
термоядерное топливо (дейтерий) - 56,1103;
геотермальная энергия - 500;
лучистая энергия Солнца (в год) - 247103;
гидроэнергия рек (в год) - 3,35;
энергия приливов и отливов (в год) - 2,31;
энергия ветров (в год) - 7,92.
Для целей промышленного теплоснабжения практическое значение на ближайшую перспективу будут иметь органическое и ядерное топливо.
К искусственным видам энергии, которые используются для выработки тепла на теплоснабжение, относятся вторичные энергоресурсы промышленных предприятий и электрическая энергия.
Всё топливо, используемое для получения тепла можно разделить на два вида: искусственное и естественное, которое в свою очередь подразделяют на твёрдое, жидкое и газообразное.
К естественным видам топлива относятся:
твёрдое - каменные угли, антрацит, торф, горючие сланцы, дрова;
жидкое - нефть;
газообразное - природный газ.
К искусственным видам топлива относятся:
твёрдое - кокс, древесный уголь, брикеты, пылевидное топливо;
жидкое - мазут, керосин, дизельное топливо;
газообразное - смешанный (доменный + коксовый), доменный, коксовый, генераторный газы.
Особенно большую долю в топливном балансе промышленных предприятий занимает природный газ, в наибольшей мере отвечающий технологическим требованиям к топливу. Рациональное использование газообразного топлива с наибольшей реализацией его достоинств позволяет получить значительный экономический эффект, который связан с повышением КПД агрегатов и сокращением расхода топлива, более лёгким регулированием условий сжигания, температурных полей и состава газовой среды в рабочем пространстве печей, в результате чего удаётся значительно повысить интенсивность производства и качество получаемой продукции.
Теплофизические особенности того или иного топлива зависят в основном от его химического состава. Так как топливо почти всех видов органического происхождения, то основной горючей составляющей является углерод С, водород Н2, окись углерода СО, а также соединения этих элементов, так называемые углеводороды. Чем больше углеводородов содержится в топливе, тем оно качественнее.
2.1.2 Сжигание топлива
В основе горения топлива лежат реакции ?/p>