ПЕРВЫЙ ПРИНЦИП ТЕРМОДИНАМИКИ Закон сохранения
энергии в учении о тепловых превращениях получил название первого принципа
термодинамики. Рассмотрим действие его на примере некоторой системы
С, совершающей механическую работу за счет теплоты. Пусть температура
системы С в всех точках одинакова.
Тепловые конденсационные электрические станции
преобразовывают энергию органического топлива вначале в механическую,
а затем в электрическую. Механическую энергию упорядоченного вращения
вала получают с помощью тепловых двигателей, преобразующих энергию неупорядоченного
движения молекул пара или газа.
ТУРБИНЫ Полученный в парогенераторах
перегретый пар при температуре ~600°С и давлении 30 МПа по паропроводам
передается в сопла. Сопла предназначены для преобразования внутренней
энергии пара в кинетическую энергию упорядоченного движения молекул.
КОНДЕНСАТОРЫ Пар, выходящий из турбины,
направляют для охлаждения и конденсации в специальное устройство, называемое
конденсатором. Конденсатор представляет собой цилиндрический корпус,
внутри которого имеется большое число латунных трубок. По трубкам протекает
охлаждающая вода, поступающая в конденсатор обычно при температуре 10—15°С
и выходящая из него при температуре 20—25°С.
ПАРОГАЗОВЫЕ УСТАНОВКИ Отработанные в
ГТУ газы имеют высокую температуру, что неблагоприятно сказывается на
КПД термодинамического цикла. Совмещение газо- и паротурбинных агрегатов
таким образом, что в них происходит совместное использование теплоты,
получаемой при сжигании топлива, позволяет на 8—10% повысить экономичность
работы установки, называемой парогазовой, и снизить ее стоимость на
25%.
АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ
Первая в мире АЭС была введена в эксплуатацию
в г. Обнинске (СССР) 27 июня 1954 г., о чем сообщило Московское
радио. Затем сообщение об успешно завершенных работах по созданию первой
промышленной электростанции на атомной энергии было передано зарубежными
информационными агентствами, прокомментировано радио и прессой, воспринято
как сенсация.
ВОСПРОИЗВОДСТВО ЯДЕРНОГО ГОРЮЧЕГО Цепную
реакцию деления ядер можно получить с помощью изотопа урана 235U. В
природе встречаются два вида изотопа урана— 235U и 238U в существенно
неодинаковом количестве. Запасы 238U составляют 99,3% от общих запасов
урана, запасы 235U—всего лишь 0,7%.
ПЕРСПЕКТИВЫ АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ Доля
атомной энергетики в производстве электроэнергии в перспективе будет
возрастать. Мнения ведущих специалистов в различных странах сильно расходятся
в отношении количественной оценки перспектив развития атомной энергетики.
МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ
К одной из центральных физико-технических задач энергетики относится
создание магнитогидродинамических генераторов (МГД-генераторов), непосредственно
преобразующих тепловую энергию в электрическую. Возможности практической
реализации такого рода преобразования энергии в широких промышленных
масштабах появляются в связи с успехами в атомной физике, физике плазмы,
металлургии и ряде других областей.
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ГЕНЕРАТОРЫ Из всех
устройств, непосредственно преобразующих тепловую энергию в электрическую,
термоэлектрические генераторы (ТЭГ) относительно небольшой мощности
применяются наиболее широко.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ГЕНЕРАТОРЫ В электрохимических
генераторах происходит прямое преобразование химической энергии в электрическую.
Возникновение ЭДС в гальваническом элементе связано со способностью
металлов посылать свои ионы в раствор в результате молекулярного взаимодействия
между ионами металла и молекулами (и ионами) раствора.
ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Геотермальные
электростанции в качестве источника энергии используют теплоту земных
недр. Известно, что в среднем на каждые 30—40 м в глубь Земли температура
возрастает на 1°С. Следовательно, на глубине 3— 4 км вода закипает,
а на глубине 10—15 км температура Земли достигает 1000—1200°С. В некоторых
частях планеты температура горячих источников достаточно высокая и в
непосредственной близости от поверхности. Эти районы наиболее благоприятны
для сооружения геотермальных станций. Так, в Новой Зеландии на геотермальных
станциях вырабатывается 40% всей электроэнергии, в Италии—6%. Значительная
доля электроэнергии приходится на такие станции и в ряде других стран.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНОЙ ЭНЕРГИИ ЗЕМЛИ Три
четверти земной поверхности занято водой, лишь одна четверть сушей.
Поэтому человека привлекала проблема полезного использования воды, в
том числе и в энергетике. Время применения гидравлических двигателей
насчитывает более 2000 лет. Сначала как источник механической энергии
использовались отдельные водяные колеса, затем отдельные водяные турбины
и, наконец, гидростанции. В СССР насчитывается 775 тыс. рек протяженностью
более 5 млн. км. По количеству и длине рек СССР занимает первое место
в мире. Их энергия, технически пригодная к использованию, составляет
около 4000 млрд. кВт-ч. По запасам гидроэнергии СССР превосходит все
страны. Например, следующие за СССР США и Бразилия имеют гидроэнергетические
запасы, примерно в 1,6 раза меньшие.
НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ И СПОСОБЫ ЕЕ ПЕРЕДАЧИ Причины появления интереса к нетрадиционным
источникам энергии. За последние 10-15 лет существенно возрос интерес
к нетрадиционным возобновляемым источникам энергии, к числу которых
в первую очередь относятся солнечная, ветровая, геотермальная энергия,
энергия биомассы и энергия вод мирового океана.
Солнечные электростанции От "Солнца
на Землю направляется тепловой поток, который можно оцепить астрономической
цифрой 1,05 10 кВт-ч в год. Непосредственно до земной суши доходит примерно
одна пятая его часть. Однако и эта энергия в 30 тыс. раз превышает современное
производство электроэнергии во всем мире.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ВЕТРА Ветер —
движение воздуха относительно поверхности Земли — имеет, как и многое
другое, солнечное происхождение. Как известно, в физике существует понятие
абсолютно черного тела, т. е. такого тела, которое полностью поглощает
падающее на него излучение. В действительности таких тел нет, это гипотетическое
понятие. Гипотетическое, но весьма полезное. На самом деле реальные
тела серые: они могут воспринимать только часть падающего на них излучения.
Насколько большую, определяется степенью черноты, т. е. отношением способностей
поглощения сопоставляемого серого и абсолютно черного тел. Следовательно,
степень черноты реальных тел всегда меньше единицы.
ФАКТОРЫ, ОКАЗЫВАЮЩИЕ ВРЕДНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА, ЖИВОТНЫЙ И РАСТИТЕЛЬНЫЙ МИР