Энергос. 1. Как взаимосвязаны уровень жизни общества и количество потребляемой энергии Какие вещества образуются при сгорании твердого топлива

Скачать 141.33 Kb. Название 1. Как взаимосвязаны уровень жизни общества и количество потребляемой энергии Какие вещества образуются при сгорании твердого топлива Анкор Энергос.docx Дата 12.04.2017 Размер 141.33 Kb. Формат файла Имя файла Энергос.docx Тип Документы #658 страница 1 из 4

1   2   3   4 1. Как взаимосвязаны уровень жизни общества и количество потребляемой энергии? Какие вещества образуются при сгорании твердого топлива? C ростом потребления энергии на одного жителя в год качество жизни повышается. Уровень жизни также зависит и от эффективности использования энергии. C более высоким потреблением энергии национальный доход на душу населения также выше Твердое топливо — дрова, торф, бурый и каменный угли, сланцы. В состав продуктов сгорания топлива входят: углекислый газ (СО2), оксиды азота и серы (NOХ, SO2), оксид углерода (СО), водяные пары (Н2О), азот (N2), содержащийся в топливе и атмосферном воздухе; избыточный кислород (О2), который содержится в продуктах сгорания топлива, так как само горение протекает неидеально, вследствие чего приходится подавать в топку воздуха больше чем необходимо теоретически. 2. Дайте определение понятиям энергии, энергетика, энергетические ресурсы. Теплота сгорания топлива. Единицы измерения. Энергия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Энергетика — область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов всех видов. Её целью является обеспечение производства энергии путём преобразования первичной, природной, энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую энергию. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ — все доступные для промышленного и бытового использования источники разнообразных видов энергии: механической, тепловой, химической, электрической, ядерной.  Теплота сгорания — это количество выделившейся теплоты при полном сгорании массовой (для твердых и жидких веществ) или объёмной (для газообразных) единицы вещества. Измеряется в джоулях или калориях. Теплота сгорания, отнесённая к единице массы или объёма топлива, называется удельной теплотой сгорания (дж или кал на 1 кг, м³ или моль). Для её измерения пользуются методами калориметрии. Теплота сгорания определяется химическим составом горючего вещества. Содержащиеся в горючем веществе химические элементы обозначаются принятыми символами С, Н, О, N, S, а зола и вода — символами А и W соответственно. 3. Что включает в себя понятие энергосбережение? Виды топлива. Какие вещества называются топливом? Энергосбережение (экономия энергии) — реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономическихмер, направленных на эффективное (рациональное) использование (и экономное расходование) топливно-энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии. Энергосбережение — важная задача по сохранению природных ресурсов. Виды топлив: Твердое топливо: а) естественное — дрова, каменный уголь, антрацит, торф; б) искусственное — древесный уголь, кокс и пылевидное, которое получается из измельченных углей. Жидкое топливо: а) естественное — нефть; б) искусственное — бензин, керосин, мазут, смола. Газообразное топливо: а) естественное — природный газ; б) искусственное — генераторный газ, получаемый при газификации различных видов твердого топлива (торфа, дров, каменного угля и др.), коксовальный, доменный, светильный и другие газы. Топливом называется горючее вещество, используемое в качестве источника получения теплоты в энергетических, промышленных и отопительных установках. 4. Чем отличается активные и пассивные методы энергосбережения? Традиционные способы получения энергии. Традиционные источники электрической энергии:  тепловая ТЭС,  энергия потока воды - ГЭС,  атомная энергия - АЭС. Тепловые электростанции (ТЭС) вырабатывают электроэнергию в результате преобразования тепловой энергии, которая выделяется при сжигании органического топлива (угля, нефти, газа). Невосполнимость этих природных ресурсов заставляет задуматься о рациональном их применении и замене более дешевыми способами получения электроэнергии. Гидроэлектростанция (ГЭС) — комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. При их сооружении также наносится вред окружающей среде: перегораживаются реки, меняется их русло, затопляются долины рек. Важнейшая особенность гидротехнических ресурсов в сравнении с топливно-энергетическими — их непрерывная возобновляемость. Атомная электростанция (АЭС) — электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия используется для получения электрической. Генератором энергии здесь является атомный реактор. Тепло, выделяемое в нем в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжелых элементов, преобразуется в электроэнергию. АЭС работают на ядерном горючем (уран, плутоний и др.), мировые запасы которого значительно превышают запасы органического топлива. В настоящее время энергосбережение - одна из приоритетных задач. Это связано с дефицитом основных энергоресурсов, возрастающей стоимостью их добычи, а также с глобальными экологическими проблемами. Экономия энергии – это эффективное использование энергоресурсов за счет применения инновационных решений, которые осуществимы технически, обоснованы экономически, приемлемы с экологической и социальной точек зрения, не изменяют привычного образа жизни. Это определение было сформулировано на Международной энергетической конференции (МИРЭК) ООН. 5. Что означает прямая и косвенная экономия энергии? Нетрадиционные способы получения энергии Совместными усилиями множества стран, была принята программа выхода из энергетического кризиса, которая включала в себя несколько организационных мероприятий, рассчитанных на несколько десятилетий. Основными мерами, предусматривалось программой, было введение прямой и косвенной экономии электроэнергии. Меры прямой экономии электроэнергии, практически, во всех странах постсоветского пространства, выражались в веерных отключениях электроэнергии, запомнившиеся всем жителям бывших советских республик. Косвенные меры экономии ввелись чуть позже, по вполне понятным причинам и необходимости финансирования большинства проектов. Данные меры выразились в запрете использования ламп накаливания мощностью более 100 Вт, после чего на прилавках магазинов появились энергосберегающие люминесцентные лампы и светодиодные светильники. Нетрадиционные источники электрической энергии, где невосполняемые энергоресурсы практически не тратятся: ветроэнергетика,  приливная энергетика,  солнечная энергетика. Ветроэнергетическая установка способна превращать энергию ветра в электроэнергию. Запасы ветровой энергии на территории нашей страны огромны, так как во многих районах среднегодовая скорость ветра составляет б м/с. Устройство ветроэнергетической установки достаточно простое: вал ветряного колеса, способного вращаться под действием ветра, передает вращение ротору генератора электрической энергии. Стоимость производства электроэнергии на ветровых электростанциях ниже, чем на любых других. Кроме того, ветроэнергетика экономит богатства недр. Недостатки ветроэнергетических установок — низкий коэффициент полезного действия, небольшая мощность. Они применяются там, где нет стабильного обеспечения электроэнергией — на нефтяных разработках, горных пастбищах, в пустынях и т. п. Приливная энергетика использует для производства электроэнергии энергию прилива и отлива Мирового океана. Два раза в сутки уровень океана то поднимается, то опускается. Это происходит под действием гравитационных сил Солнца и Луны, которые притягивают к себе массы океанской воды. У берега моря разности уровней воды во время прилива и отлива могут достигать более 10 м. Если в заливе на берегу моря в устье реки сделать плотину, то в таком водохранилище во время прилива можно создать запас воды, которая при отливе будет спускаться в море и вращать гидротурбины. В нашей стране уже созданы и работают приливные электростанции. Основными недостатками такого способа производства электроэнергии являются неравномерность выработки электроэнергии во времени и необходимость сооружения дорогостоящих плотин и резервуаров для воды. Гелиоэнергетика (энергия Солнца). Во второй половине XX в. в связи с бурным развитием космонавтики начали разрабатывать проблему гелиоэнергетики — преобразование солнечного излучения в электрическую энергию. В настоящее время получение электроэнергии от гелиоустановок осуществляется с помощью солнечных батарей. Основу таких батарей составляют фотоэлементы — кристаллы кремния, покрытые тончайшим, прозрачным для света слоем металла. Поток фотонов — частиц света, проходя сквозь слой металла, выбивает электроны из кристалла. Электроны при этом начинают концентрироваться в слое металла, поэтому между слоем металла и кристаллом возникает разность потенциалов. Если тысячи таких фотоэлементов соединить параллельно, то получается солнечная батарея, способная питать электроэнергией электронную аппаратуру на космических кораблях, спутниках. В южных районах, где много солнечных дней в году, размещение на крышах домов солнечных батарей может частично обеспечить потребность в необходимой электроэнергии. Такие батареи используют и для питания электронных часов, калькуляторов и других устройств. МГД-генераторы. Основу современной электроэнергетики, как было уже отмечено, составляют теплоэлектростанции и гидроэлектростанции, в которых очень велики потери при преобразовании тепловой энергии (от сжигания топлива на ТЭС) или механической энергии (на ГЭС) в электрическую. Техническим устройством, в котором таких потерь практически нет, является магнитогидродинамический генератор (МГД-генератор). Его действие основано на явлении электромагнитной индукции: в проводнике, движущемся в магнитном поле, возникает электрический ток. В МГД-генераторе происходит преобразование энергии, движущейся в магнитном поле плазмы, — раскаленного до очень высокой температуры газа — непосредственно в электроэнергию. Электрический ток, образованный свободными электронами и положительными ионами, возникает непосредственно в плазме и отдается во внешнюю цепь. Основная техническая проблема при создании МГД-генерато-ров — получение высоких температур (несколько тысяч градусов), необходимых для образования плазмы — газообразной смеси из свободных электронов, положительных ионов и нейтральных атомов.  6. Что такое первичная энергия, Классификация первичных энергетических ресурсов? Состав топлива. Какие элементы являются горючими? Под первичной энергией, подразумевается энергия, которая имеется в естественной форме в полезных ископаемых (нефть, уголь, природный газ, ядерные топлива) или прочих естественных энергоносителях (вода, ветер, солнце и так далее). Первичная энергия - энергия, которая не была подвергнута каким-либо преобразованиям или трансформационным процессам. Первичная энергия включает в себя невозобновляемую и возобновляемую энергию. Взятые вместе, они называются общей первичной энергией. Топливо в том виде, в котором оно добыто из земли, включает в себя органическую массу и балласт. Органическая масса топлива эта та часть, которая произошла из органических веществ: углерода, водорода, кислорода и азота; балласт топлива включают в себя серу, минеральные примеси – золу и влагу. В состав твердого, жидкого и газообразного топлива входит углерод С, водород Н, органическая сера S0 и горючая колчеданная сера SК, кислород О и азот N, находящихся в виде сложных соединений. Кроме указанных элементов, составляющих горючую массу топлива, в состав топлива входит еще балласт – зола А и влага W Состав топлива выражают в процентах по массе В топочной технике различают рабочую, сухую и горючую массы топлива. В связи с этим при буквенном обозначении вещества, входящего в состав топлива, вверху ставят буквы р, с, или г. Под рабочей массой топлива понимают топливо в том виде, в каком оно поступает к потребителю. Состав рабочей массы топлива выглядит так: C Р + H Р + O Р + N Р + S0 Р + SК Р + A Р + W Р = 100% Горючими элементами топлива являются Ср, Нр и S? — углерод, водород и летучая горючая сера — в отличие от серы негорючей, входящей в состав минеральных негорючих примесей. 7. Какие виды энергетических ресурсов относятся к местным э.р.? Понятие Условное топливо К местным топливно-энергетическим ресурсам относятся все виды топливных и энергетических ресурсов: нефть, попутный газ, кокс нефтяной, торф топливный, сланцы, бурые угли, древесное топливо и отходы деревообработки, гидроресурсы, ветропо-тенциал, биомасса, солнечная энергия, комму-нальные отходы, фитомасса, этанол и биодизельное топливо  Условное топливо — принятая при расчетах единица учёта органического топлива, то есть нефти и ее производных, природного и специально получаемого при перегонке сланцев и каменного угля газа, каменного угля, торфа – которая используется для сличения полезного действия различных видов топлива в их суммарном учёте. 8. Какими компонентами определяется состав ископаемого твердого и жидкого топлива? Виды возобновляемых источников энергии В состав органического топлива входят различные соединения горючих и негорючих элементов. Твердое и жидкое топливо содержит такие горючие вещества, как углерод C, водород H, летучую серу Sл, и негорючие вещества – кислород O, азот N, золу A, влагу W. Летучая сера состоит из органических Sори колчеданных Sк соединений: Sл=Sор+Sк. Органическое топливо характеризуется: - рабочей массой ; - сухой массой ; - горючей массой ; - органической массой . В состав нефти входят: парафины (алканы); нафтены (циклоалканы); ароматические углеводороды (арены); гетероатомные соединения (углеводороды, в состав которых входят иные атомы, кроме С и Н); S-,N-,O-содержащие соединения; смолы, асфальтены; карбены, карбиды (обедненные водородом высокомолекулярные соединения). Олефины (алкены) образуются во всех процессах переработки нефти, но в сырой нефти отсутствуют. Метановые (парафиновые) углеводороды нефти содержат от одного до сорока атомов углерода в цепи. Первые пять соединений (от С1 до С5) в обычных условиях газообразны. Они в основном входят в природные или попутные газы, находясь в нефти в растворенном состоянии. Принято условно разделять ВИЭ на две группы: Традиционные: гидравлическая энергия, преобразуемая в используемый вид энергии ГЭС мощностью более 30 МВт; энергия биомассы, используемая для получения тепла традиционными способами сжигания (дрова, торф и некоторые другие виды печного топлива); геотермальная энергия. Нетрадиционные: солнечная, ветровая, энергия морских волн, течений, приливов и океана, гидравлическая энергия, преобразуемая в используемый вид энергии малыми и микроГЭС, энергия биомассы, не используемая для получения тепла традиционными методами, низкопотенциальная тепловая энергия и другие «новые» виды возобновляемой энергии. 9. Высшая и нижняя теплота сгорания топлива. Единицы измерения. Двигатели внутреннего сгорания. Поршневые и газотурбинные Теплота́ сгора́ния — это количество выделившейся теплоты при полном сгорании массовой (для твердых и жидких веществ) или объёмной (для газообразных) единицы вещества. Измеряется в джоулях или калориях. Теплота сгорания, отнесённая к единице массы или объёма топлива, называется удельной теплотой сгорания (дж или кал на 1 кг, м³ или моль). Для её измерения пользуются методами калориметрии. Теплота сгорания определяется химическим составом горючего вещества. Содержащиеся в горючем веществе химические элементы обозначаются принятыми символами С, Н, О, N, S, а зола и вода — символами А и W соответственно. Под высшей теплотой сгорания понимают то количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании вещества, включая теплоту конденсации водяных паров при охлаждении продуктов сгорания. Низшая теплота сгорания соответствует тому количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании, без учёта теплоты конденсации водяного пара. Теплоту конденсации водяных паров также называют скрытой теплотой сгорания. Низшая и высшая теплота сгорания связаны соотношением: , где k — коэффициент, равный 25 кДж/кг (6 ккал/кг); W — количество воды в горючем веществе, % (по массе); Н — количество водорода в горючем веществе, % (по массе). Низшая теплота сгорания определяется по формулам (кДж/кг или ккал/кг):  (для твердого вещества) или  (для жидкого вещества), где:  • 2514 — теплота парообразования при температуре 0 °C и атмосферном давлении, кДж/кг;  •  и  — содержание водорода и водяных паров в рабочем топливе, %;  • 9 — коэффициент, показывающий, что при сгорании 1 кг водорода в соединении с кислородом образуется 9 кг воды. Дви́гатель вну́треннего сгора́ния (сокращённо ДВС) — это тип двигателя, тепловой машины, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Несмотря на то, что двигатель внутреннего сгорания относится к относительно несовершенному типу тепловых машин (громоздкость, сильный шум, токсичные выбросы и необходимость системы их отвода, высокая сложность в проектировании, изготовлении и обслуживании, большое количество изнашиваемых частей, высокое потребление горючего), благодаря своей автономности ДВС очень широко распространены, — например, на транспорте. Поршневой двигатель — двигатель внутреннего сгорания, в котором тепловая энергия расширяющихся газов, образовавшаяся в результате сгорания топлива в замкнутом объёме, преобразуется в механическую работу поступательного движения поршня за счёт расширения рабочего тела (газообразных продуктов сгорания топлива) вцилиндре, в который вставлен поршень. Поступательное движение поршня преобразуется во вращение коленчатого вала кривошипно-шатунным механизмом. Поршневой двигатель внутреннего сгорания сегодня является самым распространённым тепловым двигателем. Он используется для привода средств наземного, воздушного и водного транспорта, боевой, сельскохозяйственной и строительной техники, электрогенераторов, компрессоров, водяных насосов, помп, моторизованного инструмента (бензорезок (бензо-болгарок), газонокосилок, бензопил) и прочих машин, как мобильных, так и стационарных, и производится в мире ежегодно в количестве нескольких десятков миллионов изделий. Мощность поршневых двигателей внутреннего сгорания колеблется в пределах от нескольких ватт (двигатели авиа-, мото- и судомоделей) до 75 000 кВт (судовые двигатели). В качестве топлива в поршневых двигателях внутреннего сгорания используются: жидкости — бензин, дизельное топливо, спирты, биодизель; газы — сжиженный газ, природный газ, водород, газообразные продукты крекинга нефти, биогаз; монооксид углерода, вырабатываемый в газогенераторе, входящем в состав топливной системы двигателя, из твёрдого топлива (угля, торфа, древесины). Газотурбинный двигатель (ГТД) — тепловой двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины. В отличие от поршневого двигателя, в ГТД процессы происходят в потоке движущегося газа. Сжатый атмосферный воздух из компрессора поступает в камеру сгорания, туда же подаётся топливо, которое, сгорая, образует большое количество продуктов сгорания под высоким давлением. Затем в газовой турбине энергия газообразных продуктов сгорания преобразуется в механическую работу за счёт вращения струёй газалопаток, часть которой расходуется на сжатие воздуха в компрессоре. Остальная часть работы передаётся на приводимый агрегат. Работа, потребляемая этим агрегатом, является полезной работой ГТД. Газотурбинные двигатели имеют самую большую удельную мощность среди ДВС, до 6 кВт/кг. В качестве топлива могут использоваться любое горючее, которое можно диспергировать: бензин, керосин,дизельное топливо, мазут, природный газ, судовое топливо, водяной газ, спирт и измельченный уголь. 10. Что такое условное топливо? Солнечная энергия Условное топливо — принятая при расчетах единица учёта органического топлива, то есть нефти и ее производных, природного и специально получаемого при перегонке сланцев и каменного угля газа, каменного угля, торфа – которая используется для сличения полезного действия различных видов топлива в их суммарном учёте. Основной показатель топлива — теплотворная способность (теплота сгорания). Для целей сравнения видов топлива введено понятие условного топлива В СССР и России за единицу условного топлива (у.т.) принималась теплотворная способность 1 кг каменного угля = 29,3 МДж или 7000 ккал. Международное энергетическое агентство (IEA) приняло за единицу нефтяной эквивалент, обычно обозначаемый аббревиатурой TOE. Одна тонна нефтяного эквивалента равняется 41,868 ГДж или 11,63 МВт·ч. Солнечная энергетика — направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечногоизлучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.   1   2   3   4