Технологии энергосбережения

Использование ресурсов и энергии (часть 1) - Производная энергия

1.6. Производная энергия

К производной энергии относятся энергоносители в виде пара, горячей воды (тепловой энергии), сжатого воздуха, электроэнергии, кислорода и др., которые широко используются в самых различных технологических процессах, а также в быту. Для их производства применяются, как правило, первичная энергия (топливо), а также соответствующие виды производной (преобразованной) энергии.

Для производства преобразованной энергии используется различные энергоисточники:

· Традиционные – это тепловые электрические станции (ТЭС), атомные (ядерные) электрические станции (АЭС), котлы, компрессорные установки и т.д.;

· установки на вторичных ресурсах (котлы-утилизаторы, тепловые насосы, холодильники и т.п.);

· нетрадиционные (альтернативные) – ветроэнергоустановки, биореакторы, гелиоподогреватели и др.

Работоспособность (или, иначе говоря, энтальпию, т.е. теплосодержание) любого из этих теплоносителей определяет сумма их внутренней энергии и потенциальной энергии источника.

Дадим краткую характеристику основных видов энергоносителей.

Вода. Жидкость без запаха, вкуса, цвета, химическая формула Н2О. Плотность 1000 кг/м3 при температуре около 4 оС. При нормальном атмосферном давлении в 1 атм при 0 оС превращается в лед, при 100 оС – в пар. Вода – обязательный компонент практически всех технологических процессов, как промышленных, так и сельскохозяйственных. Особенно широко вода применяется в теплотехнике как энергоноситель для производства и переноса тепловой энергии. В нашей стране с использованием горячей воды разработаны и реализованы многочисленные централизованные системы теплоснабжения для отопления и горячего водоснабжения жилых, социальных и производственных зданий и технологических потребителей. Распространенный источник теплоснабжения – теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и отопительные и производственно-отопительные котельные.

Пар водяной. Это вода в газообразном состоянии. Различают насыщенный пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью (водой), и перегретый пар, имеющий температуру Тп, больше температуры насыщения Тн для данного давления. Водяной пар – рабочее тело паровых турбин и машин. Пар также широко используется как высокотемпературный теплоноситель для сушилок, термической обработки и др.

Для равновесной термодинамической системы существует функциональная связь между параметрами состояния, которая называется уравнением состояния. Параметры простейших систем, которыми могут считаться газы, пары и жидкости, связаны термическим уравнением состояния вида:

¦(р, u, Т) = 0.

На основании теории, разработанной М.П. Вукаловичем и др., было получено численное уравнение состояния водяного пара, на основании которого составлены таблицы и диаграммы свойств водяного пара для различных температур и давлений. Эти диаграммы и таблицы используются для практических расчетов всех теплоэнергетических процессов, в которых используется водяной пар.