- •Федеральное агенство по образованию
- •Подготовлено к печати на кафедре
- •Подписано в печать 12.11.04 Сдано в производство 10.11.04
- •Часть 1 Проблемы современного производства
- •Раздел 1.1. Энергетические ресурсы и динамика их
- •Раздел 2.2. Необратимое преобразование химической энергии
- •Раздел 2.3. Энергосбережение в энергосиловых установках…………..63
- •Раздел 2.4. Преобразование химической в работу при
- •Раздел 2.5. Энергосбережение в системах производства
- •Часть 1 Проблемы современного производства
- •Раздел 1.1. Энергетические ресурсы и динамика их
- •1.1.1. Источники энергии, мера их измерения
- •1.1.2. Топливно-энергетический потенциал Земли
- •Доказанные извлекаемые запасы органических топлив
- •1.1.3. Производство и потребление топливно - энергетических
- •1.1.4. Структура топливно – энергетических ресурсов.
- •1.1.5. Динамика потребления энергетических ресурсов.
- •1.1.6. Возобновляемые источники энергии.
- •Отсутствие дешевых преобразователей, низкие плотности потоков и неравномерность освещения сильно сдерживают использование этого вида энергии.
- •1.1.7. Новые источники энергии.
- •Раздел 1.2. Энергетический анализ технологий производства энергетической продукции
- •1.2.1 Топливные циклы.
- •Годовая потребность q в органическом топливе в натуральном
- •Приведем результаты расчетов по формулам (2.1) и (2.2) в виде
- •Количество отпущенной тэц в сеть за год электроэнергии
- •Раздел 1.3. Энергетика и экология
- •1.3.1. Место энергетики в антропогенных загрязнениях
- •До 80% антропогенных загрязнений окружающей среды
- •Выбросы вредных веществ в атмосферу являются наиболее важным
- •Выбросы загрязняющих веществ от предприятий энергетики
- •Тэк обеспечивает около 70% ежегодного нарушения земель
- •1.3.2. Структура вредных выбросов и их влияние на
- •1.3.3. Экологические требования к объектам энергетики
- •Поэтому при строительстве каждого энергообъекта обязательно
- •Невыполнение любого из приведенных ограничений делает
- •Все, рассмотренные выше, факторы негативного воздействия тэк
- •Раздел 1.4. Энергетика и экономика
- •1.4.1. Математические модели экономики
- •Модель обладает рядом недостатков. Например, считается, что
- •1.4.2. Модель экономики, включающая энергетику
- •Роль научно-технического прогресса и
- •Часть 2. Термодинамические основы энергосбережения
- •Раздел 2.1. Основы теории преобразования тепловой
- •2.1.1. Теорема Карно.
- •Энтропия как физическая характеристика преобразования тепла в работу. Неравенство Клаузиуса.
- •2.1.5. Химический потенциал
- •2.1.6. Эксергия
- •Подставляя (2.1.31) в (2.1.30), получим что
- •Раздел 2.2. Горение топлив и преобразование выделяющейся
- •Современное производство энергетической продукции и
- •2.2.2. Тепловые эффекты химических реакций. Закон Гесса.
- •Рассмотрим произвольную химическую реакцию
- •2.2.3. Тепловые эффекты образования веществ.
- •2.2.4. Изменение тепловых эффектов химических реакций
- •Тепловой эффект химической реакции
- •2.2.6. Преобразование энергии, выделяющейся при горении
- •2.2.6. Основные направления совершенствования
- •Раздел 2.3. Энергосбережение в энергосиловых установках
- •2.3.1. Регенерация тепла
- •Рассмотрим в качестве примера следующую задачу: как изменится
- •2.3.2. Изотермический подвод и отвод теплоты.
- •2.3.2. Бинарные циклы. Температуры горения органических топлив достаточно велики, и
- •2.3.3. Парогазовые установки.
- •При работе в базовом режиме используется пту, газотурбинная
- •Раздел 2.4. Преобразование химической в работу при
- •Константы равновесия химических реакций.
- •Максимальная работа при обратимых процессах.
- •2.4.3. Коэффициент использования топлива при
- •Идеальная машина для обратимого окисления
- •Раздел 2.5. Энергосбережение в системах производства
- •2.5.1. Обратимое преобразование работы в теплоту. Цикл
- •Обратимое преобразование теплоты.
- •Из рисунка видно, что при преобразовании тепла от источника с
- •Для холодильной машины
- •2.5.3. Тепловые насосы.
- •2.5.4. Энергосбережение при теплофикации
- •Количество отработанной теплоты, полезно использованной для
- •Сравнительный анализ теплофикации и тепловых
- •Р ис.2.5.7. Схемы двух исследуемых вариантов теплоснабжения
- •2.5.6. Основные направления энергосбережения при
- •Приложение 1. Зависимости средних теплоемкостей газов от температуры.
2.5.6. Основные направления энергосбережения при
производстве низкопотенциального тепла.
Перечислим общие положения, которыми следует руководствоваться при получении низкопотенциального тепла и выбора схемы отопления:
прямое отопление от котельной всегда невыгодно, необходимо при
сжигании топлива использовать тепловую машину, производящую
работу;
отопление от ТЭЦ должно применяться до определенных
плотностей выше определенного порога, ниже которого затраты на
коммуникации и тепловые потери в сетях превысят эффект от
совместной выработки электроэнергии и тепла;
- отопление с помощью тепловых насосов тем выгоднее, чем выше
температура источника низкопотенциального тепла и чем ниже
температура теплоносителя, подаваемого на отопление;
- использование для отопления теплового насоса, черпающего
низкопотенциальное тепло из окружающего воздуха,
малоэффективно при отрицательных температурах, более выгодно
отбирать тепло из незамерзающих водоемов и сточных вод;
- представляет интерес аккумулирование тепла в подземных
водоносных слоях или искусственных резервуарах в течение летнего
периода года с последующим извлечением тепла зимой с помощью
теплового насоса.
Приложение 1. Зависимости средних теплоемкостей газов от температуры.
Таблица П1
Средние массовые теплоемкости газов при постоянном давлении
в кДж/(кгК)
t, C |
O2 |
N2 |
CO2 |
H2O |
CO |
H2 |
SO2 |
Воздух |
0 |
0,9148 |
1,0392 |
0,8148 |
1,8594 |
1,0396 |
14,195 |
0,607 |
1,0036 |
100 |
0,9232 |
1,0404 |
0,8658 |
1,8728 |
1,0417 |
14,353 |
0,636 |
1,0061 |
200 |
0,9353 |
1,0434 |
0,9102 |
1,8937 |
1,0463 |
14,421 |
0,662 |
1,0115 |
300 |
0,9500 |
1,0488 |
0,9487 |
1,9192 |
1,0538 |
14,446 |
0,687 |
1,0191 |
400 |
0,9651 |
1,0567 |
0,9826 |
1,9477 |
1,0634 |
14,477 |
0,708 |
1,0283 |
500 |
0,9793 |
1,0660 |
1,0128 |
1,9778 |
1,0748 |
14,509 |
0,724 |
1,0387 |
600 |
0,9927 |
1,0760 |
1,0396 |
2,0092 |
1,0861 |
14,542 |
0,737 |
1,0496 |
700 |
1,0048 |
1,0869 |
1,0639 |
2,0419 |
1,0978 |
14,587 |
0,754 |
1,0605 |
800 |
1,0157 |
1,0974 |
1,0852 |
2,0754 |
1,1091 |
14,641 |
0,762 |
1,0710 |
900 |
1,0258 |
1,1078 |
1,1045 |
2,1097 |
1,200 |
14,706 |
0,775 |
1,0815 |
1000 |
1,0350 |
1,1179 |
1,1225 |
2,1436 |
1,304 |
14,776 |
0,783 |
1,0907 |
Приложение 2. Таблица термодинамических свойств веществ.
Таблица П2
Термодинамические свойства чистых веществ при стандартных условиях
Соединение |
состояние |
S0298, кДж/кмоль К |
G0298 10-3 кДж/кмоль |
H0298 10-3 кДж/кмоль |
Водород (H2) |
газ |
130,67 |
0 |
0 |
Кислород (O2) |
газ |
205,16 |
0 |
0 |
Графит (C) |
тверд. |
5,6978 |
0 |
0 |
Вода (H2O) |
газ |
188,85 |
-288,74 |
-242,02 |
Окись углерода (СО) |
газ |
198,03 |
-137,36 |
-110,59 |
Двуокись углерода (СО2) |
газ |
213,78 |
-394,64 |
-393,8 |
Метан (СН4) |
газ |
186,31 |
-50,827 |
-74,897 |
Пропан (С3Н8) |
газ |
229,64 |
-32,908 |
-84,724 |
Ацетилен (С2Н2) |
газ |
200,95 |
209,34 |
226,86 |
Метанол (СН4О) |
газ |
237,81 |
-162,02 |
-201,63 |
Этанол (С2Н6О) |
газ |
282,19 |
-168,72 |
-235,46 |
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. В.А.Кирилин, В.В.Сычев, А.Е. Шейндлин. Техническая термодинами-
ка.Энергоатомиздат.,М.,1983.
2. Техническая термодинамика./Под ред. В.И.Крутова. Высшая школа
М.,1981.
3.С.И.Исаев. Курс химической термодинамики. Машиностроение,
М.,1975.
4. П.Я.Антропов. Топливно-энергетический потенциал Земли.
ВИНИТИ, М.,1976.
5. Е.Т.Бартош. Тепловые насосы в энергетике железнодорожного транс-
порта. Транспорт.м.,1985.
6. Второе начало термодинамики./Под ред.А.К.Тимирязева. ГИТ-ТЛ, М.-
Л., 1934.
7. Д.Б.Сполдинг. Основы теории горения. Госэнергоиздат. М.-Л.,1959.
8. Н.М.Синев. Экономика ядерной энергетики. Энергоатомиздат.М.,1987.
9. В.С.Охотин. Циклы газотурбинных и парогазовых установок. МЭИ.
1984.
