- •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.
1.1.3. Производство и потребление топливно - энергетических
ресурсов
Суммарное мировое производство топливно- энергетических ресурсов (ТЭР) составляет примерно 14 млрд. тут. Состав приходной части мирового топливно-энергетического баланса дан в таблице 1.1.4.
Таблица 1.1.4
Структура первичных топливно-энергетических ресурсов.
Вид ресурса |
Производство в млн тут |
Доля в мировом балансе |
Уголь |
3224 |
23,6 |
Сырая нефть |
4997 |
36,4 |
Газ |
2707 |
19,8 |
Атомная энергия |
901 |
6,6 |
Гидроэнергия |
309 |
2,3 |
Дрова |
1485 |
10,9 |
НВИЭ |
54 |
0,4 |
Всего |
13677 |
100 |
Из таблицы видно, что энергетика является в основном нефте-газовой. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии (НВИЭ) находятся в стадии освоения. В топливно-энергетическом балансе их доля ничтожна и не сравнима с потенциальными возможностями (см. раздел 1.1.6).
География мирового потребления первичных ТЭР представлена в таблице 1.1.5
Таблица 1.1.5
География мирового потребления первичных ТЭР
Страна, регион |
млн тут |
% |
Страны ОЭСР |
5028 |
38,4 |
СНГ |
1722 |
13,1 |
Азия (без Китая) |
1235 |
9,4 |
Китай |
1507 |
11,5 |
Африка |
1069 |
8,1 |
Латинская Америка |
742 |
5,7 |
Средний Восток |
1576 |
12,0 |
Станы Европы не входящие в ОЭСР |
240 |
1,8 |
Всего в мире |
13119 |
100 |
Больше половины потребления первичных ТЭР приходится на промышленно развитые страны, которые входят в организацию экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), а также страны бывшего СССР (СНГ).
Интересна также география производителей и потребителей нефти в мире, представленная в таблице 1.1.6.
Производство электрической энергии является одной из важных характеристик научно-технического прогресса. Общее мировое производство электроэнергии составляет примерно 14 000 Твтч. Из них 62% выработано на тепловых электростанциях, 18% на АЭС и ГЭС, а остальные 2% на нетрадиционных возобновляемых источниках энергии ( см таблицу 1.1.7.). Освоение НВИЭ является одним из важных направлений в электро - энергетике как в промышленно развитых (США, Германия, Япония), так и в развивающихся странах (Индия).
Таблица 1.1.6
Крупнейшие страны-производители, экспортеры,
импортеры и потребители нефти.
Страна |
Добыча, млн т |
Экспорт, млн т |
Импорт, млн т |
Потребление, млн т |
Саудовская Аравия |
439,0 |
327,0 |
- |
52,2 |
США |
379,1 |
7,2 |
438,4 |
836,1 |
Россия |
303,4 |
125,6 |
- |
127 |
Иран |
181,8 |
124,7 |
- |
61,7 |
Венесуэла |
169,0 |
95,6 |
- |
19,0 |
Великобритания |
128,2 |
77,6 |
41,5 |
83,3 |
Франция |
2,1 |
- |
87,6 |
94,0 |
Германия |
2,8 |
7,0 |
100,5 |
140,3 |
Таблица 1.1.7
Структура производства электроэнергии в мире в ТВтч.
Страна |
суммарное |
ТЭС |
АЭС |
ГЭС |
НВИЭ |
США |
3677,8 |
2518,7 |
720,8 |
353,1 |
85,2 |
Китай |
1080,0 |
877,7 |
14,3 |
188,0 |
- |
Япония |
1012,1 |
601,2 |
304,6 |
81,0 |
25,3 |
Россия |
847,2 |
577,4 |
109,0 |
160,8 |
- |
Канада |
570,7 |
118,1 |
93,0 |
356,1 |
3,5 |
Германия |
555,3 |
361,5 |
161,6 |
22,2 |
10,0 |
Франция |
513,1 |
43,1 |
401,2 |
65,7 |
3,1 |
Индия |
435,1 |
367,5 |
8,4 |
59,0 |
0,2 |
Великобритания |
347,9 |
243,5 |
95,0 |
3,5 |
5,9 |
Всего в мире |
13720 |
8592,0 |
2415,6 |
2516,7 |
195,6 |