Термическая энергия
С течением времени человечество все лучше овладевало огнем, все более умело управляло процессом горения и применяло его. Целый ряд основных функций цивилизации немыслим без химических и физических превращений, вызываемых высокой температурой: плавка, ковка и литье металлов, стеклоделие, рафинирование соли, производство мыла, выжигание извести, обжиг кирпича, черепицы и керамических водопроводных труб, отбеливание тканей, хлебопечение, пивоварение и винокурение, а также выполнение сложных промышленных процессов Габера и Сольве, к которым мы вернемся позже. Вспышки пламени, заточенного в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, движут автомашины, и, даже щелкая выключателем лампы, вы, скорее всего, используете огонь, пусть и горящий где-то далеко на электростанции, — огонь, энергия которого извлекается, преобразуется и по проводам течет в вашу лампочку. Нынешняя техническая цивилизация зависит от применения огня не меньше, чем зависели наши предки, готовившие еду на очагах в первых рукотворных жилищах.
Сегодня основную часть необходимой термической энергии мы получаем напрямую или опосредованно (в виде электричества), сжигая ископаемое топливо: нефть, уголь и природный газ. Одна из технологий, открывших путь промышленной революции, — это производство кокса и его использование во многих промышленных процессах, в том числе упомянутых выше, особенно для плавки металлов и производства стали. С тех пор прогресс нашей цивилизации обеспечивался не возобновляемыми, восстанавливаемыми по мере потребления источниками энергии, а расходованием ископаемого топлива — энергии, запасенной миллионы лет назад, заключенной в преобразованной растительной массе.
Когда истощатся уцелевшие запасы бензина и газа на заправочных станциях, общество, отброшенное планетарной катастрофой к истокам, вероятно, не сможет удовлетворить прежнюю потребность в тепловой энергии. Б?льшая часть доступных месторождений высококачественного топлива уже выработана: изобилие законсервированной готовой к употреблению энергии, которое облегчило нам задачу в первый раз, осталось в прошлом. Нефть больше не бьет из мелких скважин, а за углем нужно все глубже забираться в земные недра, применяя сложнейшие технологии водоотведения, вентиляции и укрепления против обвала[23]. Угля на планете еще много: США, Россия и Китай вместе располагают более чем 500 млн т, но легкодобываемые запасы в основном исчерпаны. Каким-то группам землян, уцелевших после апокалипсиса, может быть, повезет оказаться у неглубоко залегающих угольных пластов, которые можно разрабатывать открытым способом, но все же перезагрузка цивилизации, вероятно, поневоле будет «зеленой».
Как мы увидели в главе 1, после глобального катаклизма леса быстро захватят сельскую местность и даже брошенные города. Небольшая популяция переживших апокалипсис не ощутит дефицита дров, особенно если будет возобновлять вырубки быстрорастущими породами. Спиленный ясень или ветла дадут новые побеги от пня, и через 5–10 лет вырастет новое дерево; таким образом, с гектара лесного хозяйства в год можно получать в среднем от 5 до 10 т древесины. Поленья хороши для камина, для обогрева дома, но для различных задач, неизбежных на долгом пути возрождения цивилизации, потребуется топливо, дающее гораздо больше тепла, чем древесина. Поэтому придется вернуться к старинной практике — выжиганию угля.
Дерево сжигается с ограниченным притоком воздуха: при дефиците кислорода оно не сгорает полностью, а карбонизируется. Летучие вещества, такие как вода и другие небольшие легкие молекулы, легко переходящие в газ, выделяются вовне, а сложные компоненты, составляющие древесину, под действием жара разрушаются — древесина пиролизируется, — и получаются черные куски практически чистого углерода.
Древесный уголь не просто горит жарче своего прекурсора — поскольку из него удалена вся влага и остался только чистый топливный углерод — он примерно в два раза его легче, а значит, более компактен и транспортабелен.
Традиционно для бескислородного пережигания дерева — в чем заключалось ремесло углежога — поленья укладывали в пирамиду с полым каналом в центре, затем обмазывали глиной или обкладывали дерном. Дерево поджигали через отверстие на вершине, и затем за тлеющими дровами тщательно следили, регулируя их горение в течение нескольких дней. Нужного результата можно достичь проще: выройте траншею, заполните ее дровами, подожгите их, дайте разгореться, а потом накройте траншею найденными листами гофрированного железа и присыпьте землей, чтобы перекрыть кислород. Дерево будет тлеть и остывать. Древесный уголь окажется незаменимым чисто сгорающим топливом при возрождении ключевых производств: например, производства керамики, кирпича, стекла и металла, о чем мы поговорим в следующей главе. Если вы окажетесь в местности, где есть доступные залежи каменного угля, у вас под рукой тоже будет прекрасный источник тепловой энергии. Тонна каменного угля дает ее столько же, сколько целый акр леса. Неудобство состоит в том, что сгорает каменный уголь не так жарко, как древесный. К тому же это довольно грязное топливо — копоть может испачкать выпекаемый вами хлеб или выплавляемое стекло, а сталь от содержащихся в угле сернистых примесей становится хрупкой и малопригодной для ковки[24]. Чтобы этого избежать, уголь коксуют.
Это похоже на выжигание древесного угля из древесины. Каменный уголь спекают в печах с ограниченным притоком кислорода, чтобы устранить примеси и летучие вещества, которые, как и побочные продукты сухой перегонки древесины, имеют свое особое применение и для этого конденсируются и запасаются.
Сжигание топлива также дает свет, и, пока возрождающееся общество восстанавливает электросети и заново изобретает лампочку Эдисона, уцелевшим людям придется довольствоваться масляными лампами и свечами[25]. Растительные масла и животные жиры благодаря особенностям их химии служат лучшим компактным источником энергии с управляемым горением. Особенность этих соединений — длинные углеводородные цепи: гирлянды из атомов углерода с прицепленными по бокам атомами водорода, похожие на гусеницу с множеством коротких ножек. Энергия заключена в связях между разными атомами, так что длинные углеводороды представляют собой туго набитые упаковки, которые нужно вскрыть. В процессе горения эти крупные структуры распадаются, и все атомы соединяются с кислородом: водородные образуют воду, а звенья углеродного хребта улетучиваются в составе углекислого газа. Быстрая разборка длинных массивных молекул в ходе окисления высвобождает поток энергии — теплое мерцание свечного огонька.
Простейшей масляной лампой может служить глиняный сосуд с узким носиком или горлышком или просто большая морская раковина. Фитиль, сделанный из волокон льна или из камыша, поднимает жидкое топливо из резервуара туда, где оно испаряется от жара пламени и затем возгорается. С 1850-х гг. обычным топливом для ламп стал керосин (который сегодня носит над облаками реактивные лайнеры), но керосин получают путем дробной перегонки сырой нефти, и произвести его после краха современной технологической цивилизации будет затруднительно. Подойдет любая маслянистая жидкость: рапсовое масло, оливковое или даже топленое сливочное (чистое).
Свече не нужна оболочка, потому что топливо в ней остается твердым, пока в соприкосновении с пламенем не растечется в небольшую лужицу; то есть свеча — это цилиндр твердого топлива, в сердцевине которого проходит фитиль. С выгоранием топлива фитиль обнажается все больше, пламя становится ярче и коптит, если фитиль не подрезать. Избавляет от этой заботы не приходившее никому в голову до 1825 г. усовершенствование: волокна фитиля сплетают в форме плоской ленты, которая естественным образом загибается книзу, так что излишек фитиля уничтожается пламенем.
Современные свечи делаются из парафина, продукта перегонки сырой нефти, а пчелиный воск никогда не будет широкодоступен, однако вполне пригодные свечи можно изготовить из топленого животного жира. Сварите в соленой воде мясную обрезь, соберите с поверхности отвердевший слой жира. Из свиного лярда получаются пахучие и дымные свечи, но говяжий и бараний жир вполне сгодятся. Растопленный жир заливается в форму, либо ряд фитилей просто окунают в расплав и оставляют на воздухе, чтобы слой жира на них застыл. Затем операция повторяется, добавляются слой за слоем, пока не получится нужная толщина.
Источник тепловой энергии
Источник тепловой энергии — теплогенерирующая установка (тепловая электрическая станция или котельная), предназначенная для производства и отпуска тепловой энергии.
Смотри также родственные термины:
3.4.4 источник тепловой энергии (теплоты) : Теплогенерирующая энергоустановка или их совокупность, в которой производится нагрев теплоносителя за счет передачи теплоты сжигаемого топлива, а также путем электронагрева или другими, в том числе нетрадиционными способами, участвующая в теплоснабжении потребителей.
[ title=»Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок»] [7]
Источник тепловой энергии (теплоты) — теплогенерирующая энергоустановка или их совокупность, в которой производится нагрев теплоносителя за счет передачи теплоты сжигаемого топлива, а также путем электронагрева или другими, в том числе нетрадиционными способами, участвующая в теплоснабжении потребителей [5].
Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .
Полезное
Смотреть что такое «Источник тепловой энергии» в других словарях:
Источник тепловой энергии — энергоустановка, предназначенная для производства теплоты. Синонимы: Источник теплоты См. также: Источники тепловой энергии Теплоснабжение Финансовый словарь Финам … Финансовый словарь
источник тепловой энергии — источник теплоты Теплогенерирующая энергоустановка или их совокупность, в которой производится нагрев теплоносителя за счет передачи теплоты сжигаемого топлива, а также путем электронагрева или другими, в том числе нетрадиционными способами,… … Справочник технического переводчика
Источник тепловой энергии — 3) источник тепловой энергии устройство, предназначенное для производства тепловой энергии;. Источник: Федеральный закон от 27.07.2010 N 190 ФЗ (ред. от 25.06.2012) О теплоснабжении … Официальная терминология
источник тепловой энергии — источник теплоты (тепловой энергии) энергоустановка, предназначенная для производства теплоты (тепловой энергии). (Смотри: Правила техники безопасности при эксплуатации теплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителей. Госэнергонадзор 7… … Строительный словарь
источник тепловой энергии (теплоты) — 3.4.4 источник тепловой энергии (теплоты) : Теплогенерирующая энергоустановка или их совокупность, в которой производится нагрев теплоносителя за счет передачи теплоты сжигаемого топлива, а также путем электронагрева или другими, в том числе… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Радионуклидный источник тепловой энергии — 4. Радионуклидный источник тепловой энергии Радионуклидное энергетическое устройство, предназначенное для преобразования энергии продуктов спонтанного распада радионуклида в тепловую энергию Источник: ГОСТ 22212 85: Устройства энергетические… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
радионуклидный источник тепловой энергии — Радионуклидное энергетическое устройство, предназначенное для преобразования энергии продуктов спонтанного распада радионуклида в тепловую энергию. [ГОСТ 22212 85] Тематики устройства энергетические радионуклидные Обобщающие термины виды… … Справочник технического переводчика
Источник теплоты (тепловой энергии) — энергоустановка, предназначенная для производства теплоты (тепловой энергии). Источник: snip id 2791: Правила эксплуатации теплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителей … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Методика определения фактических потерь тепловой энергии через тепловую изоляцию трубопроводов водяных тепловых сетей систем централизованного теплоснабжения — Терминология Методика определения фактических потерь тепловой энергии через тепловую изоляцию трубопроводов водяных тепловых сетей систем централизованного теплоснабжения: Водяная система теплоснабжения система теплоснабжения, в которой… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
потребитель тепловой энергии — 3.19 потребитель тепловой энергии : Лицо, приобретающее тепловую энергию, теплоноситель для использования на принадлежащих ему на праве собственности или ином законном основании теплопотребляющих установках либо для оказания коммунальных услуг в… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Термическая энергия в форме тепла может переходить сама по себе от более нагретого тела к менее нагретому. При этом процессе из тепла можно получить работу, но и в данном случае в непрерывно работающей машине принципиально невозможно полностью превратить тепло в работу. [2]
Термическая энергия 1 моль вещества при 298 К имеет величину порядка 7 5 кДж — моль-1, а при 500 К — около 12 5 кДж — моль-1. Величины, сравнимые с энергией связи, достигаются лишь при очень высоких температурах. Кинетическая энергия, соответствующая термической энергии, представляет собой, однако, лишь среднее значение. В соответствии же с законом распределения статистики Максвелла — Больцмана кинетическая энергия отдельных частиц может значительно превышать среднее значение. Поэтому в зависимости от прочности связей их разрыв в заметной степени наблюдается уже при относительно низких температурах. [3]
Термическая энергия высокотемпературного пламени значительно ниже энергии дуги или искры. Поэтому в пламени возбуждаются только наиболее чувствительные спектральные линии с низкими потенциалами возбуждения. Число элементов, определяемых этим методом, значительно меньше, чем при возбуждении электрическими источниками света. [4]
В природе термическая энергия самопроизвольно всегда переходит от более нагретых тел к менее нагретым. На практике же иногда необходимо провести обратный процесс, то есть перенести тепло от менее нагретых тел к более нагретым. Такой процесс, например, осуществляется в холодильнике. Там термическая энергия отбирается у охлаждаемых тел ( их температура в основном ниже температуры окружающей среды и, как правило, ниже 0 С) и отводится в окружающее пространство, температура которого обычно 20 — 25 С. Однако такой процесс требует затраты работы. [5]
Зная свойства термической энергии или тепла, мы можем понять, почему любое превращение энергии всегда сопровождается образованием тепла, точнее говоря, увеличением термической энергии. Ведь термическая энергия обусловлена хаотическим движением атомов и молекул, из которых состоит тело, в то время как остальные виды энергии связаны с более или менее упорядоченным их движением. Однако упорядоченное движение легко может стать хаотическим, в то время как упорядочение хаотического движения наталкивается на значительные трудности. [6]
Эта особенность термической энергии тесно связана с тем, что она возникает практически в любом процессе и часть ее рассеивается в окружающую среду. Следовательно, каждая реальная машина, даже самая совершенная, производит меньше работы, чем она могла бы производить при отсутствии рассеяния ( диссипации) энергии. [7]
Поскольку изменение термической энергии связано с переходом ее в форме тепла от одного тела к другому, можно сказать, что термодинамика-это наука, занимающаяся изучением процессов превращения тепла. [8]
В атомноабсорбционном методе термическая энергия пламени также используется для разложения соединений на атомы. Однако атомноаб-сорбционные методы обладают одним преимуществом: неионизированные и несвязанные атомы элемента, находящиеся в основном ( невозбужденном) состоянии, поглощают свет характеристических частот, совпадающих с характеристическими частотами излучения атомов этого элемента. Поэтому для количественного анализа в атомноабсорбционном методе пламенной фотометрии измеряется степень поглощения атомами падающего света, в эмиссионном методе измеряется интенсивность излучения света атомами. При наличии подходящего источника света металлы, находящиеся в пламени в виде атомов и не излучающие спектр, можно определить по абсорбционному спектру. [9]
Процесс сопровождается потерей термической энергии и является одним из путей нерадиационного разрушения возбужденных синглетов. Выход межсистемного перехода изменяется в широких пределах. Например, для бензофенона и многих других карбонильных соединений он близок к 100 % фактически при любых условиях; с другой стороны, при облучении нафталина в растворе в триплеты превращаются лишь около 30 % возбужденных синглетов. [10]
Процесс сопровождается потерей термической энергии и является одним из путей нерадиациопного разрушения возбужденных сипглетов. Выход межсистемпого перехода изменяется в широких пределах. Например, для бензофепона и многих других карбонильных соединений он близок к 100 % фактически при любых условиях; с другой стороны, при облучении нафталина в растворе в триплеты превращаются лишь около 30 % возбужденных синглетов. [11]
Получите выражение для термической энергии электронов , приняв, что энергетические уровни, к которым могут быть отнесены электроны и металле, являются уровнями, свойственными нолю постоянной потенциальной. [12]
Как мы видели, термическая энергия , с которой мы постоянно сталкиваемся в жизни, обладает некоторыми особыми свойствами по сравнению с другими видами энергии. [13]
Поскольку при 350 доля термической энергии бутена-2 в общем запасе энергии циклопропана будет больше, чем при 25, то метилен, полученный фотохимически, обладает даже большей энергией, чем полученный термически при значительно более высокой температуре. Это еще раз показывает, что метилен является горячим радикалом. [14]
При нагреве одной части системы термическая энергия пе-еходит через систему до тех пор, пока температура не выравни-ается. Термическая проводимость представляет собой переход ермической энергии. Электрическая проводимость представляет эбол переход заряда или посредством перемещения электродов, ак в металлах, или посредством перемещения ионов, как в ион-ых растворах или ионизированных газах. Вязкость — это транс-ортиое свойство более топкого качества, и, как мы увидим да-ес, она связана с транспортом количества движения. [15]
3 Билет
Источником тепловой энергии являются вещества, потенциал которых достаточен для последующего преобразования их энергии в другие ее виды с целью последующего перенаправления его использованию.
Все источники энергии делят на первичные и вторичные.
Первичные источники энергии – вещества, энергетический потенциал которых является следствием природного процесса и не зависит от деятельности человека.
Невозобновляемые:
Возобновляемые:
Неисчерпаемые:
Вещества и источники получения термоядерной энергии
Вторичные источники энергии – вещества, обладающие определенным энергетическим потенциалом, являющиеся побочным продуктом человеческой деятельности.
Городские и промышленные отходы
Горячий отработанный теплоноситель
Отходы сельскохозяйственного производства
22. Циклонный способ сжигания твердого топлива.
Скорость движения воздуха не больше скорости движения топлива.(скорость воздуха меньше или равна скорости топлива)
Наибольшей скорости сгорания можно достичь уменьшением размера частиц с одновременной интенсификацией массопереноса в зону ее горения, путем увеличения скорости их омывания потоком окислителя. Этот принцип для сжигание твердого и жидкого вида топлива, осуществлён в циклонном и вихревом способах сжигание. В отличии от сжигания в прямоструйном потоке, при этом способе сжигания частица или капля циркулирует по организованному контуру потока, столько раз, сколько необходимо для ее полного сгорания.
Образуется центробежная сила и частицы будет прижиматься к стенке циклона, (используется как топка, как притопок, в системе пыле приготовления, золошлакоудаления, в системе золоулавливания), образуется сила трения и частица будет замедляться.
Топливо и воздух вводятся тангенциально и образуется коаксиальный вихрь(описывающий спиральную окружность вдоль оси центральной циклона). Чем меньше масса частицы, тем меньше у нее вероятность вылететь из циклона, пока не выгорит.
Циркуляции газового потока (окислителя) в циклонной или вихревой топке можно достичь таким образом, чтобы при вводе газового потока в топочном объеме образовался коаксиальных вихрь, вовлекающий топливо в циркуляционное движение (например тангенциальный ввод воздуха по образующей по цилиндрической поверхности камеры в случаи циклонного сжигании топлива)
При циклонном и вихре сжигании применяются частицы топлива 2-5 мм и выше. Процесс может идти с жидким шлакоудалением, со степенью улавливания 80-90% золы топлива в циклонной камере. Циркуляция топлива в топочном объеме позволяет повысить концентрацию частиц в зоне горения и увеличить тепловое напряжение объёма до 0,65-1,3 Мвт/м кубически при избытке воздуха 5-10% по отношению к теоритически необходимому.
Циклонный способ пригоден для мощности не выше 60МВТ теплового напряжения и в настоящее время применяются только в технологических становках, а вихревой способ, требующий меньших энергетических затрат, на создание циркуляционной зоны горения и позволяющий организовать процесс горения в устройствах большей единичной мощности находит применение в энергетики, в том числе в системах теплоснабжения.