Vi материально-техническое обеспечение

Лекционная аудитория: видеопроекционное оборудование для презентаций (демонстрационнный экран, мультимедийный видеопроектор), рабочая станция преподавателя с выходом в интернет. Кабинет семинарских и практических занятий: видеопроекционное оборудование для презентаций (демонстрационный экран, мультимедийный видеопроектор, рабочая станция преподавателя с выходом в интернет). Электронные плакаты. Компьютерная лаборатория: лабораторный практикум, лаборатория «Энергетика»

 

 

Приложения

Методические материалы к лекционным занятиям

ВВЕДЕНИЕ

Энергетика – область народного хозяйства, включающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии. Ведущая отрасль энергетики – электроэнергетика. Энергетика связана системными связями с другими отраслями народного хозяйства (металлургией, машиностроением, транспортом, связью, химическими технологиями, стройиндустрией и др.) и во многом определяет уровень развития экономики, состояния общества.

Энергоресурсы – материальные объекты, часть энергии которых может быть использована человеком для получения теплоты, электроэнергии, работы.

Что такое энергия? Это обобщенная форма движения материи, количественная мера качественно различных форм движения материи. Различают виды энергии: электрическую, тепловую, механическую, упругую, электромагнитную и др.

Единицы измерения энергии и мощности согласно системе СИ: энергия Е, работа L, теплота Q - измеряются в джоулях (Дж = н·м); килоджоулях (кДж) – 10³ Дж, мегаджоулях (МДж) – 10⁶ Дж, гигаджоулях (ГДж)– 10⁹ Дж.

Для измерения отпущенной и потребляемой энергии в энергетике используется единица киловатт · час (кВт·ч), 1 кВт·ч = 3,6 МДж.

Мощность N, или энергия в единицу времени, измеряется в ваттах (Вт); 1Вт = 1Дж/с – это энергия, произведенная или затраченная за одну секунду; киловатт (кВт) – 10³Вт, мегаватт (МВт) – 10⁶ Вт.

Теплота сгорания топлива Q^p_н – это энергия, выделяемая при сгорании одного килограмма топлива. (кДж/кг или МДж/кг); например, топочный мазут имеет теплоту сгорания около 40 МДж/кг, природный газ – около 35 МДж/м³, каменный уголь – от 15 до 27 МДж/кг.

Для сравнения общих энергозатрат при использовании различных видов топлива введено понятие условного топлива, теплота сгорания которого составляет = 29,3 МДж/кг, или 7000 Ккал/кг.

Системные связи в топливно-энергетическом комплексе представлены на рис. 1.

Первичной называют энергию, запасенную в природе (энергия топлива, ветра, тепло Земли и др.). Энергия, получаемая на энергетическом производстве, считается вторичной (энергия электрическая, пара, горячей воды и др.)

Получение энергии необходимого вида и снабжение ею потребителей происходит в процессе энергетического производства, в котором можно выделить два этапа: получение и подача энергоресурсов к месту их потребления; преобразование первичной энергии во вторичную, ее передача, распределение и использование.

Основа энергетики – органическое топливо, поэтому энергетика является наиболее крупным загрязнителем окружающей среды. Отсюда вопросам охраны окружающей среды, экологической безопасности природоохранным технологиям уделяется в энергетике большое внимание.

 

Выбросы в окружающую среду

 

Рис. 1. Системные связи в энергетике

 

На рис. 2 представлена схема топливно-энергетического баланса (ТЭБ) России на конец ХХ века.

Рис. 2. Схема топливно-энергетического баланса России на конец ХХ века

 

Приходная часть баланса (левая часть схемы на рис. 2) имеет следующие составляющие.

Природный газ (около 45 % приходной части). Это – наиболее чистое, высокоценное органическое топливо. Запасы его в России велики – около 35 % мировых, годовая добыча около 600 млрд н · м³. Основные месторождения газа залегают в труднодоступных, малонаселенных районах с суровым климатом (Ямало-Ненецкий автономный округ Тюменской области, на шельфе Баренцева моря). Разведка, обустройство месторождений; добыча, переработка, транспортировка газа магистральными газопроводами требуют больших капиталовложений.

Нефть (около 30 % приходной части баланса). Это – наиболее ценное органическое топливо. Из нефти получают бензин и соляровое масло для двигателей внутреннего сгорания, керосин для авиационных двигателей, мазут для ТЭС. Она же служит сырьем для производства пластмасс, резины, искусственного волокна. Запасы нефти на Земле и в России ограничены, добыча ее обходится все дороже. Еще Менделеев говорил: «Нефть – не топливо, топить можно и ассигнациями». Добыча нефти в СССР превышала 600 млн т год. Сейчас Россия добывает около 300 млн т. Основные нефтеносные провинции, как и газоносные, расположены в труднодоступных регионах Сибири (Ханты-Мансийский автономный округ). Добыча нефти снижается, и уже высказывается опасение, что в ХХI веке Россия из экспортера нефти превратится в импортера – вынуждена будет ввозить нефть для внутреннего потребления. Кстати, соединенные Штаты, располагая крупными собственными запасами нефти, ввозят ее в больших количествах.

Каменный уголь. Его доля в приходной части баланса около 16 %. Этого топлива в России и в мире много, хватит на столетия. Однако уголь – это топливо, которое в наибольшей степени загрязняет окружающую среду. Труд шахтеров – тяжелый и опасный. При добыче угля в карьерах после выработки месторождения остается «лунный ландшафт» - искореженная, безжизненная земля. К тому же основные угольные бассейны России – Кузнецкий, Печорский, Канско-Ачинский, Якутский лежат далеко от главных потребителей энергии, транспортировка топлива обходится дорого.

На долю всех остальных первичных энергоносителей – торфа, дров, гидроэнергии, ядерной энергии и т. д. приходится всего около 9 %.