Енергетични технологии


Категория на документа: Други



1 Видове енергийни източници
Източниците на енергия се разделят на възобновяеми и невъзобновяеми. Към възобновяемите се отнасят източниците, свързани непосредствено със слънчевото излъчване, кинетичната енергия на вятъра, на водата, на приливите на вълните и някои други, които при използването им практически не изменят своите запаси или интензивност Към втората група източници на енергия се отнасят всички видове природни горива (въглища, нефт, газ и др.) и уранът - единственият природен елемент, с помощта на който може да се осъществява самоподдържаща се ядренна реакция.
Основната част от необходимата енергия сега се получава от невъзобновяемите източници. Да се приведе някакъв вид натурално гориво с долна топлотворна способност , към условно гориво (у.г.), трябва да се умножи количеството му с топлотворния еквивалент . Например, ако е изразходвано натурално гориво с дадена , привеждането му към условно гориво ще стане по формулата, Еднозначната връзка между приетите единици е: toe - тон нефтен еквивалент

2 Невъзобновяеми източници на енергия.
Въглища. Над 50% от масата и над 70% от обема на въглищата e въглерод. Други основни елементи, съдържащи се във въглищата са водород, азот, кислород, сяра. Въглищата са образувани от растителни остатъци, които са се уплътнили, втвърдили, изменили химически и метаморфозирали от топлината и налягането в хода на геоложката история. Колкото по-голяма е степента на промяна на въглищата, толкова по голям е процентът на въглерода в тях и по малко съдържанието на другите елементи.
Въглищата се делят на каменни (черни и антрацитни) и кафяви, в които се включват и лигтитните. Лигнитни въглища Те съдържат по-голямо количество влага и са кафяви на цвят. Обикновено се намират близо до земната повърхност. Битуминозни въглища Те са черни на цвят. Намират се по-дълбоко в земята и са били подложени на по-голямо налягане, отколкото лигнитните. Антрацитни въглища Те са най-качествени. Твърди и черни са и са с брилянтна лъскавина. Антрацитът е толкова твърд, че по него не остават следи от одраскване.
Нефт. Нефтът е безспорно най-доброто гориво, поради голямата си топлина на изгаряне и лесното му транспортиране . В енергийния баланс на развитите страни той заема особено важно място. Около 1/3 от цялата енергия, добивана днес по света, е на основата на нефтените продукти.Причините за бурното развитие на нефтената промишленост са няколко.
На първо място, това е ускореното развитие на автомобилния и въздушния транспорт. На второ място, това е откриването на големи нефтени находища в Близкия Изток, Африка и др. При това положение нефтът и газът се оказват по-евтини от въглищата и започнаха да ги изместват. На трето място, добиването, транспортирането и използването на течните горива се оказа по-изгодно от тези на въглищата по отношение на условията на труд и въздействието на околната среда.
Природен газ. Природният газ се появи на енергийната сцена малко по-късно от нефта. За разлика от нефтопродуктите той слабо се използва за двигатели с вътрешно горене. Основното предимство на природния газ е ниската му цена и възможността да бъде лесно транспортиран по газопроводи.
Ядрено гориво. За първи път през 1954 год. делението на ядрото на урана беше използвано за получаване на електрическа енергия. Горивото на атомните реактори са уранът . За сега горивните елементи за атомните реактори се изготвят от природен уран.

3 Възобновяеми източници на енергия.

Слънчева енергия. Мощността на потока от лъчиста енергия, изпращана от Слънцето към Земята, е огромна. На всеки квадратен метър, разположен перпендикулярно на слънчевите лъчи, се пада около 1,4kW. Независимо, че слънчевата енергия е безплатна, за използването й са необходими значителни капиталовложения.
Водна енергия. Това е най-икономичният и в голяма степен усвоен възобновяем източник на енергия. Хидроенергийния потенциал се определя от потенциалната енергия на водата в реките, възобновяема вследствие на кръговрата в природата.
Вятърна енергия. Ветровете, които духат на Земята, имат мощност 2700 TW, но само 25% от тях са в приземния слой. Сериозен проблем при усвояване на вятърната енергия представлява непостоянството на ветровете.
Енергия на вълните. Тя е производна на енергията на вятъра. Концентрацията на енергия във вълните е доста голяма.
За вълна, която се движи покрай определена контролна точка, периодът се изразява чрез дължината й посредством уравнението а мощността , която се съдържа във вълната, на метър ширина на челото й, е където a е амплитудата на вълната. Няма определена връзка между амплитудата и дължината на вълната.
Устройствата за преобразуване енергията на вълните могат да бъдат класифицирани в три групи. Пасивните устройства, които могат да бъдат конструирани така, че да принуждават вълните да напълнят повдигнати резервоари, а след това водата се оттича в морето през хидравлични турбини с малък напор.
Друг вид устройство използва вълните, за да предизвика относително движение на части от конструкцията. Това движение може да се използва за да предизвиква циркулация на работния флуид (хидравлично масло, вода или дори въздух), който задвижва ротационна машина.
В третата категория попадат устройства с осцилиращ воден стълб (ОВС). В този случай морската вода влиза във водохранилище с атмосферен вентилационен отвор
Енергия на приливите.

Ако светът беше напълно покрит с вода, приливно-отливните изменения щяха да бъдат доста малки - с амплитуда 0,5m. Именно наличието на земни маси насочва движението на водата и създава на места много големи амплитуди. Водата в крайбрежен участък се "хваща" като се изгражда бенд или бараж. Баражът е снабден със шлюзове, за да осигурява свободно движение на водата при нужда и с отвори към турбини за производство на електрическа енергия. Оперативната стратегия на системата и синхронизирането на отварянето и затварянето на шлюзовете трябва да бъдат внимателно планирани, за да се получи максимално количество енергия.

Производството на енергия може да се извършва при втичане във водоема, при изтичане или при двете. Най-често използваната методика е да се генерира при изтичане

Покачването и спадането на морското равнище от външната страна на баража се приема за синусоидално. Първоначално нивото на водоема се поддържа постоянно, а после се напълва. При достигане на най-високата точка на прилива, шлюзовете се затварят и водоемът е изолиран. После морското равнище се понижава и когато има достатъчен диференциален напор, на водата се позволява да напусне водоизточника през турбините. След известно време, разликата в нивата става твърде малка и производството на енергия се прекратява. Всички шлюзове се затварят, нивото на водоема става постоянно и цикълът започва отново.

4 Елементарен състав и топлина на изгаряне на горивата.Общата маса на твърдите и течните органични горива може да се раздели на горящи вещества, негорящи минерални примеси и влага. Горящятя част на горивото се състои. от въглерод , азот , кислород и сяра .Основен елемент на горящата маса на твърдите и течните горива е въглеродът . От съдържанието му в горивото се определят неговата специфична топлина на изгаряне и другите свойства. Азотът N и кислородът O са вътрешен баласт на горивото. Азотът е инертен газ и не участва в реакциите на горенето, а кислородът участва, но като окисляващ елемент, който и без това се намира в достатъчно количество в атмосферата.

Третият горящ елемент в горивото е сярата S. В твърдите вещества тя се съдържа в три вида: органична , пиритна и сулфатна . Органичната и пиритната се са горими, Органичната и пиритната сяра при изгаряне на горивото горят и се обединяват като горяща или летлива сяра .Общото съдържание на сярата в горивото е Сярата е нежелателен елемент в горивото.
Неорганичните примеси в горивото образуват т.н. външен баласт. Те са от най-различен вид - глина, кварц, сулфати, карбонати и др. Неорганичните примеси в течните горива са малко. Елементарният (по елементи) химичен състав на горивото в този вид, в който то постъпва за изгаряне, се нарича работна маса на горивото и се записва по следния начин: където са съответно съдържанието на въглерода, водорода, азота, кислорода и летливата сяра в горивото в масови проценти;- пепелното съдържание, %; - влагата по време на горенето,%.
елементарният състав на суха маса
елементарният състав на горяща маса
елементарният състав на органична маса

Връзката между долната и горната топловодна способност на горивото е количедтвото топлинна енергия необходима за изпаеяване на водата от горивото: За работна маса, kJ/kgза суха маса kJ/kg за горима маса kJ/kg където е долната топлина на изгаряне, съответно на работна, суха и горима маса; - горната топлина на изгаряне, съответно на работна, суха и горима маса. -вода в горивото

5 Необходимо количество въздух за горенето и продукти на горенето.
Окислението на въглерода до въглероден двуокис протича по следната реакция: В количествено отношение това означава 1 мол С + 1 мол О2 = 1 мол СО2 Като се има предвид, че един мол от дадено вещество е маса в kg, равна на молекулната (атомната) маса, 12 kg С + 32 kg О2 = 44 kg СО2 или
1 kg С + 2,67 kg О2 = 3,67 kg СО2 Като се разделят количествата на газовете на съответните плътности, се получават количествата в m3 при нормални условия: 1 kg С + 1,866 m3 О2 = 1,866 m3 СО2 За отбелязване е, че 1 m3 О2 дава 1 m3 СО2. Аналогично се описва окислението на въглерода до въглероден окис:
С + 1/2 О2 = СО 12 kg С 16 kg O2 =28 kg CO 1 kg C + 1,33 kg O2 = 2,33 kg CO 1 kg C + 0,933 m3 O2 = 1,866 m3 CO Тук 1 m3 О2 дава 2 m3 СО, т.е. има двойно увеличение на обема, като се знае, че обемът на твърдото гориво е незначителен в сравнение с този на газовете. Окислението на водорода се описва от: Н2 + 1/2 О2 = Н2О 2 kg H2 + 16 kg O2 = 18 kg H2O 1 kg H2 + 5,6 m3 O2 = 11,2 m3 H2O
За окисляването на сярата са валидни равенствата
S + O2 = SO2 32 kg S + 32 kg O2 = 64 kg SO2 1 kg S + 1 kg O2 = 2 kg SO2 1 kg S + 0,7 m3 O2 = 0,7 m3 SO2 Въз основа на горните уравнения се определя необходимото количество въздух за пълно горене на 1 kg гориво.
6 Горивни устройства.
Организацията на горивния процес се състои в изпълнението на двата основни процеса: смесообразуване и стабилизиране на горивния процес.
Смесообразуването осигурява достигането на въздуха до горивото и се получава хомогенна смес на гориво и въздух.
Стабилизирането означава осигуряване на непрекъснат баланс между отделяното количество топлина в процеса на горенето,топлинния поток през стените на камерата и топлинната енергия акумулирана от продуктите на горенето.



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Енергетични технологии 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.