Энергетическое обеспечение производства
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
х возобновляемых источников энергии и ядерного топлива. Расходы энергетических ресурсов за счёт ядерной энергии и прочих источников в 2000 году составили примерно 10% от суммарного производства энергоресурсов.
Превращение энергии топлива в тепловую, происходит в устройстве, называемом котлом, если используется топливо органического происхождения, или реактором при ядерном топливе. Котёл (реактор) имеет два контура: в первом, при сжигании органического топлива (при распаде ядерного топлива) выделяется тепловая энергия, а во втором эта энергия передаётся воде, которая превращается в пар. Образовавшийся пар поступает в тепловой двигатель (турбину). Продукты сгорания (распада) топлива, вода и пар в данном случае являются носителями энергии и называются соответственно теплоносителем и рабочим телом.
В котле при быстром протекании химических реакций в процессе сжигания топлива образуются продукты сгорания. Знание механизма процесса горения топлива необходимо для составления теплового баланса электростанции и определения эффективности её работы, а также для выяснения требований жаропрочности, предъявляемых к конструкционным материалам, из которых изготовлен котёл. К котлу предъявляется требование максимальной интенсивности передачи энергии от продуктов сгорания к воде или пару при нормальном температурном режиме разделяющих их поверхностей, представляющих собой систему стальных труб. Поэтому, для анализа процессов, происходящих в котле, его расчёта необходимы знания основ теории распространения и переноса тепловой энергии к рабочему телу, которые изучаются в разделе науки, называемой теплообменом.
В турбине энергия пара превращается в механическую, которая затем в электрическом генераторе 3 преобразуется в электрическую энергию. Отработавший в турбине пар отдаёт часть своей энергии в конденсаторе 4 в окружающую среду и возвращается в свое первоначальное состояние - воду, которая вновь направляется в котёл. Таким образом, рабочее тело совершает замкнутый тепловой цикл, в котором тепловая энергия, подведённая к воде и пару, частично превращается в работу, а частично теряется бесполезно в окружающую среду. Очевидно, что чем больше подведённой к пару тепловой энергии превращается в работу, тем выше эффективность теплового цикла.
1.2 Потери энергии при ее производстве и потреблении
На всех стадиях производства и преобразовании первичных источников энергии, транспортировки и конечного использования их энергетического потенциала имеют место значительные потери энергии. Потери энергии в условиях традиционного производства и потребления энергетических ресурсов в рамках больших систем (например, в народном хозяйстве страны) включают:
потери энергии, связанные с начальной переработкой первичных энергоресурсов, например, с обогащением, облагораживанием первичного органического топлива;
потери энергии на стадии ее преобразования, например, связанные с производством электроэнергии, тепла, а также с транспортировкой энергии;
потери энергии на стадии ее конечного использования.
Суммарные потери энергии по пути к потребителю по укрупненной оценке составляют примерно 1/3 общего объема первичной энергии. Существенный вклад здесь вносят конденсационные электростанции.
Еще большие потери энергии допускаются при конечном ее использовании - в сфере материального производства и использования различного вида продуктов и энергоемких услуг.
Здесь на каждую единицу энергии, подведенной к конечному потребителю, теряется примерно до 0,75 0,95 единицы энергии.
Посчитано, что для нормальной жизнедеятельности одного человека в год перерабатывается до 20 т различного природного сырья.
При этом только 5-10% исходных ресурсов переходят в готовую полезную продукцию, а остальная в виде отходов попадает в окружающую среду.
В итоге во всех последовательных этапах добычи, переработки, преобразования, транспортировки и распределения энергии первичных источников и на всех ступенях использования энергии в материальном производстве, в сфере услуг вместе взятых, теряется в среднем около 90% энергии от первоначального уровня. В расчете на конечный продукт этому отвечает интегральный коэффициент полезного использования (КПИ) топливно-энергетических ресурсов, примерно равных 10%.
Особенно велики потери, например, в весьма энергоемком теплотехнологическом комплексе страны, где на реализацию всего многообразия теплотехнологических процессов, от низкотемпературного нагрева воды до высокотемпературной плавки металлов непосредственно расходуются около 2/3 органического топлива, более 1/3 вырабатываемой электрической и более тепловой энергии.
Так при обработке стали в электротермических печах, итоговый КПИ энергии первичного источника, в расчете на конечный результат процесса, исчисляется единицами процентов. Столь велики потери энергии при добыче и переработке первичного источника, при преобразовании его энергии в электрическую, при транспортировке и распределении энергии по потребителям и использовании ее в печах, при остывании изделий поле выдачи их из печи. Плавка различных минеральных шихт в топливных печах характеризуется значениями КПИ энергии первичного источника в расчете на конечный продукт (гранулят) на уровне 2,5-7,5%.
Теплотехнологическая система производства стальных изделий, последовательно включающая в себя электроплавку лома, кристаллизацию слитков, несколько ?/p>