Енргоносії та їх характеристика (стр. 1 из 2)
Реферат
з дисципліни "Системи сучасних технологій" на тему
"ЕНЕРГОНОСІЇ ТА ЇХ ХАРАКТЕРИСТИКА"
ПЛАН
1. Паливо
2. Енергія, її види та джерела
3. Раціональне використання енергії
Паливо
Паливом називають речовини, у процесі згорання (або поділу чи з'єднання ядер) яких виділяється значна кількість теплоти.
Віддавна паливом були дрова, солома, деревне вугілля та ін. Пізніше до них долучили викопне вугілля, природний газ, мазут, горючі сланці та ін. Тепер слово "паливо" вживають і коли йдеться про речовини, які використовуються в ядерних реакторах на атомних електростанціях і в ракетних двигунах. Відповідно кажуть ядерне і ракетне паливо.
1. За походженням паливо поділяють на природне і штучне.
До природного палива належать, наприклад, дрова, торф, вугілля, горючі сланці тощо.
Штучне паливо отримують, переробленням природного палива. Так, у процесі нагрівання викопного вугілля до високої температури без доступу повітря отримують кокс, з нафти вилучають мазут тощо. З твердих споживчих відходів, які збираються в очисних спорудах міської каналізації, а також із сільськогосподарських та інших відходів отримують біогаз. Основними складовими біогазу є СН4 (92-94%) і СО2(і-7%). Біогаз є паливом для комунальних потреб і транспорту.
2. За агрегатним станом паливо поділяють на тверде (викопне вугілля, торф, горючі сланці, дрова), рідинне (бензин, мазут, дизельне паливо тощо) та газове (природний газ, водень тощо).
Властивості палива залежать в основному від його хімічного складу. Основним елементом більшості видів палива є вуглець. У різних видах палива вміст вуглецю різний - від ЗО до 95%. До складу палива входять також водень, кисень, азот, сірка, попіл або жужелиця та інші речовини.
Цінність палива визначається кількістю теплоти, яка виділяється в разі повного його згоряння. Так, у процесі спалювання 1 кг дров виділяється 10,2 МДж/кг теплоти, кам'яного вугілля - 22 МДж/кг, бензину - 44 МДж/кг. Чим більше вуглецю та водню міститься в паливі, тим більше теплоти виділяється в процесі його згоряння.
Під час спалювання палива утворюються тверді, та газові речовини. Тверді - це попіл, жужелиця, сажа. Газові - оксиди вуглецю, азоту й сірки тощо. Газові і частково тверді продукти згорання палива через димарі викидаються в атмосферу. Щорічно в атмосферу викидаються сотні мільйонів тонн різних шкідливих речовин. Для захисту довкілля від забруднення речовинами, які утворюються в процесі згорання палива використовують різні фільтри та пристрої, які очищають або знешкоджують шкідливі викиди. Охорона довкілля від забруднення стала одним з найважливіших завдань людства. Перспективним видом палива, яке не забруднює довкілля, добре зберігається та транспортується, є водень. В процесі згорання водню виділяється водяна пара.
Енергія, її види та джерела
Усі технологічні процеси пов'язані із затратами або виділенням енергії.
Енергія потрібна для транспортування сировини і готової продукції, для підготовлення сировини до перероблення (подрібнення/висушування, фільтрування тощо), для виготовлення продукції.
Різні підприємства потребують різних видів енергії.
При виготовленні продукції використовують енергію сонячну, світлову, теплову, хімічну, електричну, механічну, ядерну тощо.
1. Сонячна енергія. Від Сонця на Землю йде тепловий потік, енергія якого становить 1,57-Ю18 кВт×год. на рік. Цю енергію можна використати для нагрівання повітря, води, приміщення, висушування сировини, напівготової та готової продукції, опріснення морської води тощо. Її можна перетворити на електричну енергію.
2. Енергія світла. Цей вид енергії набуває все більшого значення у життєдіяльності людини. ЇЇ використовують для створення фотоелементів, фотоелектричних датчиків, автоматів тощо. За допомогою цього виду енергії реалізується велика кількість фотохімічних процесів хімічній технології.
3. Теплова енергія. її отримують в ході спалювання палива. Воназдавна використовується для обігрівання приміщень, отримання металів і сплавів, висушування сировини та продукції тощо. Теплову енергію перетворюють на електричну. Роль теплоносіїв виконують пічні гази, водяна пара, вода та інші речовини.
4. Хімічна енергія. Вона виділяється в процесі екзотермічних акцій. Хімічна енергія є джерелом теплоти для нагрівання сировини, використовують для проведення ендотермічних процесів. Наприклад, процесі виробництва амоніачної селітри виділяється велика кількість плоти, яку використовують для випаровування надвишку води та кристалізації амоніачної селітри. Хімічна енергія в гальванічних елементах і акумуляторах перетворюється на електричну.
5. Електрична енергія. ЇЇ виробляють на електростанціях. Цей вид енергії використовують для проведення електрохімічних (електроліз розчинів і розплавів) та електротермічних (нагрівання, плавлення тощо) процесів. У промисловості електричну енергію використовують в електрофільтрах для очищення газів від пилу, туману тощо. Електричну енергію використовують для освітлення й отримання механічної та теплової енергії.
6.Механічна енергія. Вона потрібна головним чином для подрібнення, розмелювання та перемішування сировини, роботи компресорів, вентиляторів, а також для транспортування сировини, продукції тощо.
7.Ядерна енергія. Цей вид енергії виділяється при поділі або з'єднанні ядер. Вміло зібрану енергію використовують на атомних електростанціях для отримання електричної енергії.
Для отримання електричної енергії використовують енергію води, вітру, Сонця тощо. Ці види енергії на електростанціях перетворюють на електричну енергію.
Електростанцією називають підприємство, на якому виробляють електричну енергію.
Назва електростанції походить від назви виду енергії, яку перетворюють на електричну. Наприклад, якщо перетворюють енергію
води, то електростанцію називають гідро- або водяною електростанцією, якщо вітру, то - вітровою, якщо Сонця, то - сонячною, якщо палива, то - тепловою тощо.1. Гідроелектростанція. Гідроелектростанцією (ГЕС) називають гідротехнічну споруду, призначену для перетворення енергії потоку води на електричну.
Складовими частинами ГЕС є гребля, яка затримує воду у водосховищі, гідротурбіна та електричний генератор. Енергія води, яка падає з висоти понад 200 м на лопаті турбіни в електричному генераторі, перетворюється на електричну енергію.
Крім ГЕС будують гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС), які вночі нагромаджують електроенергію, що виробляють інші електростанції, а в час "пік" віддають її. Перша ГАЕС побудована на Дніпрі поблизу Києва.
Недоліком великих ГЕС є створення штучних морів, які забирають великі площі часто родючих земель і порушують природну рівновагу.
2. Вітрова електростанція. Запаси вітрової енергії безмежні. Першу в Світі вітрову електростанцію (ВЕС) споруджено в ИШ р. в Криму. її потужність - 100 кВт. Дослідження останніх років показали, що вартість виробленої електричної енергії на вітрових електростанціях нижча ніж на інших. Коефіцієнт корисної дії сучасних вітродвигунів досягає 45%.
Складовою частиною ВЕС є вітрове колесо, яке обертається під дією сили вітру. Це колесо розташоване на валу, який передає обертання колеса електричному генератору, де виробляється електрична енергія.
Якщо на ГЕС і ВЕС енергію води та вітру безпосередньо перетворюють на електричну, то на всіх інших електростанціях спочатку отримують пару або газ, а вже потім електричну енергію.
3. Теплова електростанція. У наш час теплові електростанції (ТЕС) є головним джерелом електроенергії. Дія ТЕС ґрунтується на перетворенні теплової енергії водяної пари або газу на механічну енергію обертання парової або газової турбіни, а потім за допомогою електричного генератора - на електричну. У процесі такого подвійногоперетворення багато енергії втрачається.
Основні частини ТЕС: котельня, парова турбіна та генератор електричного струму. У котельні отримують водяну пару. Для отримання водяної пари у печі згоряє паливо. Теплота, що виділяється при горінні палива, нагріває воду, яка перетворюється на пару. Пару під великим тиском спрямовують в парову турбіну - головну частину ТЕС. У турбіні пара розширюється, тиск падає й енергія пари перетворюється на механічну енергію. Парова турбіна приводить в рух ротор генератора, який виробляє електричну енергію (струм).
Теплоелектроцентраль. У великих містах будують теплоелектроцентралі (ТЕЦ).
Теплоелектроцентраллю називають теплову електростанцію, яка виробляє не лише електричну енергію, а й теплову у вигляді гарячої води та пари.
На ТЕЦ відпрацьовану пару, яка ще має досить великий запас теплової енергії, з парової турбіни напрямляють до споживача і на станцію не повертають. Це один шлях використання теплової енергії відпрацьованої пари. Існує також інший: пара віддає свою теплоту воді в теплообміннику і вже нагріта вода надходить до споживача, а пару повертають назад у систему. Пару від ТЕЦ передають на кілька кілометрів, а гарячу воду - на кілька десятків кілометрів (ЗО км і більше).
Використання теплової енергії відпрацьованої пари підвищує коефіцієнт корисної дії станції на 50-60%.
Теплоелектроцентралі забезпечують теплом і гарячою водою житлові та громадські будівлі, а також промислові підприємства.
Теплові електростанції потребують великої кількості палива (кам'яного вугілля тощо), при згорянні якого виділяються шкідливі речовини, які забруднюють довкілля. Ці електростанції потребують очисних споруд - фільтрів.
4. Сонячна електростанція. Для отримання водяної пари на сонячній електростанції (СЕС) воду нагрівають енергією Сонця. Першу СЕС збудовано в Криму. 1і потужність - 5 МВт. Висота центральної вежі СЕС разом із парогенератором - 89 м. На висоті 78 м поміщено казан, на який подають сонячну енергію дзеркальні геліостати. Площа всіх дзеркал дорівнює 40000 м2. Пара, утворена в казані в процесінагрівання води, має температуру 225°С і тиск 2,6 МПа. Цихпараметрів досить для руху турбіни, а з нею і ротора генератора, який завершує цикл перетворення сонячної енергії на електричну. Кожне дзеркало обертається навколо вертикальної та горизонтальної осей.