Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Антропогенное влияние на тепловой баланс Земли.
|
|
По мере роста использования энергии, которая после всех преобразований, в конце концов, переходит в форму тепловой, вклад антропогенного тепла в тепловой баланс Земли непрерывно возрастает. Решающие значение этот вклад приобретает при этом, однако, не в суммарном теплообмене планеты, от которого он составляет ещё доли процента. Важным фактором, влияющим на климатические особенности отдельных территорий, оказывается скопление антропогенных источников тепла на ограниченных участках концентрированного размещения больших городов и промышленных зон. Создавая устойчивые восходящие потоки нагретого воздуха, крупные промышленно-городские центры не только изменяют ход климатических процессов в непосредственный близости от себя, но могут по-видимому, влиять и на характер распределения воздушных потоков.
Наибольшую угрозу для теплового баланса Земли создаёт увеличение концентрации в атмосфере углекислого газа. За последние десятилетие содержание углекислого газа в атмосфере повысилось на 12-15%. Важнейшими источниками антропогенных выбросов СО2 являются тепловые и электрические станции – 27%, промышленность - 20%, отопление жилых помещений и малая энергетика – 20%, транспорт – 17%.
Углекислота поглощает инфракрасное излучение, поэтому она не влияет на приток к поверхности планеты световой энергии, но препятствует излучению тепла в пространство. Эта роль углекислого газа аналогично роли стеклянной крыши теплицы или парника, почему нагревание поверхности Земли из-за повышения его содержания в атмосфере и названо»парниковым эффектом».
Снижение антропогенных выбросов СО2 стало острой экологической проблемой. В то же время известно, что чем больше СО2 образуется при сгорании углеводородных топлив, тем оно совершеннее. Поэтому решение проблемы уменьшения антропогенных выбросов СО2 возможно путем:
- уменьшения количества сжигаемого углеводородного топлива, т.е. повышения топливной экономичности теплоэнергетических устройств и тепловых двигателей;
- применения топлив с малым содержанием углерода (сжатый и сжиженный газы, спирты и эфиры);
- использование водорода;
переход к широкому применению альтернативных источников энергии (энергия солнца и ветра, гидроэнергия, атомная и ядерная энергия).
Однако, основным источником энергии для самых разных систем промышленности, энергетики и транспорта ещё на многие годы останется, очевидно, сжигание нефти, каменного угля, газа и других углеродосодержащих видов топлива. Поэтому угроза дальнейшего повышения концентрации углекислого газа в воздухе по этой и другим причинам и развитие парникового эффекта совершенно реальна.
Контрольные вопросы.
1. Какие основные загрязнители окружающей среды дает тепловая энергетика?
2. В чем опасность АЭС?
3. Какие преимущества по сравнению с тепловыми имеют атомные станции?
4. Назовите недостатки работы ГЭС?
5. В чем опасность мощных гидроэнергетических сооружений?
6. Назовите источники антропогенных выбросов СО2?
7. Каким образом можно уменьшить выброс СО2?
Приложение 1
Физические параметры для сухого воздуха
при p=760 мм рт. ст.
| t, °C | r, кг/м3 | Ср, 
| 
| 
|
| 1, 293 | 1, 005 | 2, 44 | 1, 881 | |
| 1, 247 | 1, 005 | 2, 51 | 2, 006 | |
| 1, 205 | 1, 005 | 2, 59 | 2, 142 | |
| 1, 165 | 1, 005 | 2, 67 | 2, 286 | |
| 1, 128 | 1, 005 | 2, 76 | 2, 431 | |
| 1, 093 | 1, 005 | 2, 83 | 2, 572 | |
| 1, 068 | 1, 005 | 2, 90 | 2, 850 | |
| 1, 029 | 1, 009 | 2, 97 | 2, 856 | |
| 1, 00 | 1, 009 | 3, 05 | 3, 020 | |
| 0, 972 | 1, 009 | 3, 13 | 3, 189 | |
| 0, 946 | 1, 009 | 3, 21 | 3, 364 | |
| 0, 898 | 1, 009 | 3, 34 | 3, 684 | |
| 0, 854 | 1, 013 | 3, 49 | 4, 034 | |
| 0, 815 | 1, 017 | 3, 64 | 4, 389 | |
| 0, 779 | 1, 022 | 3, 78 | 4, 750 | |
| 0, 776 | 1, 026 | 3, 93 | 5, 136 | |
| 0, 674 | 1, 038 | 4, 27 | 6, 100 | |
| 0, 615 | 1, 047 | 4, 61 | 7, 156 | |
| 0, 566 | 1, 059 | 4, 91 | 8, 187 | |
| 0, 524 | 1, 068 | 5, 21 | 9, 312 | |
| 0, 456 | 1, 093 | 5, 74 | 11, 53 | |
| 0, 404 | 1, 114 | 6, 22 | 13, 83 |
Приложение 2
Физические параметры для сухого воздуха
при p=760 мм рт. ст.
| t, °С | 
| 
| Pr |
| 3, 66 | 13, 28 | 0, 707 | |
| 3, 53 | 14, 16 | 0, 705 | |
| 3, 41 | 15, 06 | 0, 703 | |
| 3, 30 | 16, 00 | 0, 701 | |
| 3, 19 | 16, 96 | 0, 699 | |
| 3, 10 | 17, 95 | 0, 698 | |
| 3, 00 | 18, 92 | 0, 696 | |
| 2, 92 | 20, 02 | 0, 694 | |
| 2, 83 | 21, 09 | 0, 692 | |
| 2, 75 | 22, 10 | 0, 690 | |
| 2, 68 | 23, 13 | 0, 688 | |
| 2, 54 | 25, 45 | 0, 686 | |
| 2, 42 | 27, 80 | 0, 684 | |
| 2, 31 | 30, 09 | 0, 682 | |
| 2, 21 | 32, 49 | 0, 681 | |
| 2, 11 | 34, 85 | 0, 680 | |
| 1, 91 | 40, 61 | 0, 677 | |
| 1, 75 | 48, 33 | 0, 674 | |
| 1, 61 | 55, 46 | 0, 676 | |
| 1, 49 | 63, 09 | 0, 678 | |
| 1, 29 | 79, 38 | 0, 687 | |
| 1, 15 | 96, 98 | 0, 699 |
Приложение 3
Физические свойства воды (при атмосферном давлении)
| 
кг/м3
| Ср кДж/кг∙ К | α 108 м2/с | ν × 106 м2/с | Pч |
| 4, 212 | 13, 05 | 1, 789 | 13, 67 | ||
| 4, 191 | 13, 68 | 1, 306 | 9, 52 | ||
| 4, 183 | 14, 29 | 1, 006 | 7, 02 | ||
| 4, 174 | 14, 82 | 0, 805 | 5, 42 | ||
| 4, 174 | 15, 26 | 0, 659 | 4, 31 | ||
| 4, 174 | 15, 65 | 0, 556 | 3, 54 | ||
| 4, 178 | 16, 01 | 0, 478 | 2, 98 | ||
| 4, 187 | 16, 26 | 0, 415 | 2, 55 | ||
| 4, 195 | 16, 51 | 0, 365 | 2, 21 | ||
| 4, 208 | 16, 70 | 0, 326 | 1, 95 | ||
| 4, 220 | 16, 84 | 0, 295 | 1, 75 | ||
| 4, 233 | 16, 98 | 0, 272 | 1, 60 | ||
| 4, 250 | 17, 06 | 0, 252 | 1, 47 |
Приложение 4
Коэффициенты теплоемкости и теплопроводности
твердых материалов при 0-100°С
| Материал | Плотность r, кг/м3 | Теплоемкость С, кДж | Теплопроводность l, Вт/м.град |
| Алюминий | 0, 92 | 203, 5 | |
| Бронза | 0, 385 | 64, 0 | |
| Бетон | 1, 13 | 1, 28 | |
| Винипласт | 1, 76 | 0, 163 | |
| Дерево (сосна) поперек волокон | 2, 72 | 0, 160 | |
| Кирпич красный | 0, 92 | 0, 760 | |
| Латунь | 0, 394 | 93, 0 | |
| Медь | 0, 385 | ||
| Опилки древесные | 2, 72 | 0, 080 | |
| Пробка | 1, 68 | 0, 04 | |
| Песок сухой | 0, 80 | 0, 57 | |
| Свинец | 0, 13 | 34, 9 | |
| Сталь | 0, 50 | 46, 5 | |
| Сталь нержавеющая | 0, 50 | 17, 5 | |
| Стекло | 0, 63 | 0, 75 | |
| Стеклянная вата | 0, 63 | 0, 052 | |
| Шлаковая вата | 0, 75 | 0, 076 |
Приложение 5.
Физические свойства некоторых газов (при 0°С и 0, 1 МПа)
| Вещество | Молекулярная масса µ | Плотность ρ кг/м*3 | Газовая постоянная дж/(кг*град) |
| Воздух…………………….. Кислород…………………. Азот……………………….. Атмосферный азот……….. Гелий……………………… Аргон……………………… Водород…………………… Окись углерода…………… Двуокись углерода………. Сернистый газ……………. Метан……………………... Этилен……………………. Коксовый газ……………... Аммиак……………………. Водяной пар………………. | 28, 96 32, 00 28, 026 28, 16 4, 003 39, 994 2, 016 28, 01 44, 01 64, 06 16, 032 28, 052 11, 50 17, 032 18, 016 | 1, 293 1, 429 1, 251 1, 257 0, 179 1, 783 0, 090 1, 250 1, 977 2, 926 0, 717 1, 251 0, 515 0, 771 0, 804 | 287, 0 259, 8 296, 8 295, 3 2078, 0 208, 2 4124, 0 188, 9 296, 8 129, 8 518, 8 296, 6 721, 0 488, 3 |
Приложение 6.
Ориентировочные значения коэффициентов
теплоотдачи α, Вт/(м*2*град)
| Вид теплоотдачи | Вода | Воздух |
| Вынужденное турбулентное движение а) продольный поток (вдоль оси труб) б) поперечный поток Вынужденное ламинарное движение (продольный поток) Свободное движение Кипение воды Конденсация водяного пара | 1200 – 5800 3000 – 11000 300 – 450 350 – 950 2000 – 24000 9000 – 15000 | 35 – 60 70- 100 4 – 6 4 – 9 |
Приложение 7.
Ориентировочные значения коэффициентов
теплоотдачи К, Вт/(м*2*град)
| Вид теплообмена | Вынужденное движение | Свободное движение |
| От газа к газу От газа к жидкости От конденсирующегося пара к газу От жидкости к жидкости От конденсирующегося пара к воде От конденсирующегося пара органических веществ к воде От конденсирующегося пара к кипящей жидкости | 10 – 40 10 – 60 10 – 60 800 – 1700 800 – 3500 350 – 850 - | 4 – 12 6 – 20 6 – 12 140 – 340 300 – 1200 250 – 450 300 - 3500 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алекссев Г.Н. Общая теплотехника.- М.: Высшая школа, 1980, -552 с.
2. Ерохин В.Г. и Маханько М.Г. Сборник задач по основам теплотехники и гидравлики. – М.: Энергия.1972.- 176 с.
3. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче.-4 -е издание. -М.: Энергия 1980. – 288 с.
4. Тепломассообмен. Справочник.- М.: Энергия. 1972. – 560 с.
5. Сборник задач по технической термодинамике. Под редакцией
Вукаловича М.П.-М.: Энергия 1964.- 200 с.
6. Нащекин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. – М.: Высшая школа 1980.
7. Кириллин В.А. и другие. Техническая термодинамика. – М.: Наука, 1979.
8. Бакиров М.С. Теплотехника. Учебное пособие для студентов поспециальности «Технология и предпринимательство» - Стерлитамак. Издательство СГПИ 1995, 100 с.
9. Теплотехника: Учебник для студентов втузов / Под общей редакцией В.И.Крутова. – М.: Машиностроение, 1986. -432 с.
10. Техническая термодинамика. Сборник задач.Рабинович 1969.
11. Теплотехника: Учебное пособие / Хазен М.М., Матвеев Г.А., Грицевский М.Е., Казакевич Ф.П. – М.: Под редакцией Г.А.Матвееваю –М.: Высшая школа, 1981. – 480 с.
Содержание
Введение……………………………………………………………………3
Глава 1. Техническая термодинамика…………………………………….3
1.1. Основные понятия термодинамики………………………..3
1.2. Уравнение состояния идеального газа…………………….5
1.3. Теплота и работа как формы передачи энергии…………...6
1.4. Вычисление работы деформации газа……………………..7
1.5. Теплоемкость. Количество тепла
в термодинамических процессах………………………….9
1.6. Изменение внутренней энергии рабочего тела…………..12
1.7. Энтальпия рабочего тела…………………………………..13
1.8. Энтропия рабочего тела…………………………………...14
1.9. Первый закон термодинамики…………………………….14
1.10. Исследования термодинамических процессов
с идеальным газом………………………………………..15
1.11. Термодинамические циклы………………………………22
1.12. Циклы ДВС………………………………………………..28
1.13. Водяной пар……………………………………………….36
1.14. Паротурбинные установки……………………………….43
Контрольные вопросы…………………………………...48
Тесты для самостоятельной работы……………………..49
Глава 2. Основы теории теплообмена…………………………………...57
2.1 Способы распространения тепла и виды…………………57
2.2 Теплопроводность…………………………………………59
2.3 Конвективная теплоотдача………………………………..63
2.4 Излучение……………………………….………………….68
2.5 Теплопередача………………………………….…………..70
Контрольные вопросы……………………………………..76
Тесты для самостоятельной работы………………………77
Глава 3. Теплоэнергетические установки……………………………….86
3.1.Топливо и процессы его горения………………………….86
3.2.Котельные установки………………………………………88
3.3.Газотурбинные установки…………………………………90
3.4.Турбореактивные двигатели………………………………91
3.5.Холодильные машины…………………………………......91
3.6.Магнитогидродинамические генераторы………………...95
3.7.Тепловые электростанции…………………………………96
3.8Атомные электростанции…………………………………101
Контрольные вопросы…………………………………….105
Глава 4. Экологические вопросы энергетики………………………….106
4.1Тепловая энергетика……..………………………………..106
4.2 Атомная энергетика……………………………………...107
4.3 Гидроэнергетика…………………………………………107
4.4 Антропогенное влияние на тепловой
баланс Земли……………………………………………...108
Контрольные вопросы…………………………………...109
Приложения………………………………………………109
Список литературы……………………………………………………...115