18 Март 2011

Основы энергосбережения — курс лекций




Если расчеты связаны с теплотой, биологи-ческой и многими другими видами энергии, то в качестве единицы энергии применяется внесистемная единица — калория (кал) или килокалория (ккал), 1кал=4,18 Дж. Для измерения электрической энергии пользуются такой единицей, как Ватт•час (Вт•ч, кВт•ч, МВт•ч), 1 Вт•ч=3,6 МДж. Для измерения механической энергии используют величину 1 кг•м=9,8 Дж.

Энергия, непосредственно извлекаемая в природе (энер-гия топлива, воды, ветра, тепловая энергия Земли, ядерная), и ко-торая может быть преобразована в электрическую, тепловую, ме-ханическую, химическую называется первичной. В соответствии с классификацией энергоресурсов по признаку исчерпаемости можно классифицировать и первичную энергию. На рис. 2.1 представлена схема классификации первичной энергии.

Рис. 2.1. Классификация первичной энергии

При классификации первичной энергии выделяют тради-ционные и нетрадиционные виды энергии. К традиционным от-носятся такие виды энергии, которые на протяжении многих лет широко использовались человеком. К нетрадиционным видам энергии относят такие виды, которые начали использоваться сравнительно недавно.

К традиционным видам первичной энергии относят: орга-ническое топливо (уголь, нефть и т.д.), гидроэнергию рек и ядерное топливо (уран, торий и др.).

Энергия, получаемая человеком, после преобразования пер-вичной энергии на специальных установках — станциях, называ-ется вторичной (электрическая энергия, энергия пара, горячей воды и т.д.).

Преимущества электрической энергии. Электрическая энергия является наиболее удобным видом энергии и по праву может считаться основой современной цивилизации. Подавляю-щее большинство технических средств механизации и автомати-зации производственных процессов (оборудование, приборы ЭВМ), замена человеческого труда машинным в быту имеют электрическую основу.

Немногим более половины всей потребляемой энергии ис-пользуется в виде тепла для технических нужд, отопления, при-готовления пищи, оставшаяся часть — в виде механической, прежде всего в транспортных установках, и электрической энергии. Причем доля электрической энергии с каждым годом растет

(рис. 2.2).

Электрическая энергия – более универсальный вид энергии. Она нашла широкое применение в быту и во всех отраслях народного хозяйства. Насчитывается свыше четырехсот наиме-нований электробытовых приборов: холодильники, стиральные машины, кондиционеры, вентиляторы, телевизоры, магнитофоны, осветительные приборы и т.д. Нельзя представить промыш-ленность без электрической энергии. В сельском хозяйстве при-менение электричества непрерывно расширяется: кормление и поение животных, уход за ними, отопление и вентиляция, инку-баторы, калориферы, сушилки и т.д.

Электрификация – основа технического прогресса любой отрасли народного хозяйства. Она позволяет заменить неудобные для использования энергетические ресурсы универсальным видом энергии – электрической энергией, которую можно передавать на любое расстояние, превращать в другие виды энергии, например, в механическую или тепловую, делить ее между потребителями. Электричество – очень удобный для применения и экономичный вид энергии.

Рис. 2.2. Динамика потребления электрической энергии

Электрическая энергия обладает такими свойствами, которые делают ее незаменимой в механизации и автоматизации произ-водства и в повседневной жизни человека:

1. Электрическая энергия универсальна, она может быть ис-пользована для самых различных целей. В частности, ее очень просто превратить в тепло. Это делается, например, в электриче-ских источниках света (лампочках накаливания), в технологиче-ских печах, используемых в металлургии, в различных нагрева-тельных и отопительных устройствах. Превращение электриче-ской энергии в механическую используется в приводах электри-ческих моторов.

2. При потреблении электрической энергии ее можно беско-нечно дробить. Так, мощность электрических машин в зависимо-сти от их назначения различна: от долей ватта в микродвигателях, применяемых во многих отраслях техники и в бытовых изделиях, до огромных величин, превышающих миллион киловатт, в гене-раторах электростанций.

3. В процессе производства и передачи электрической энер-гии, можно концентрировать ее мощность, увеличивать напряже-ние и передавать по проводам как на малые, так и на большие расстояния любое количество электрической энергии от электро-станции, где она вырабатывается, всем ее потребителям.

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ

При любых обсуждениях вопросов, связанных с использо-ванием энергии, необходимо отличать энергию упорядоченного движения, известную в технике под названием свободной энергии (механическая, химическая, электрическая, электромагнитная, ядерная) и энергию хаотического движения, т.е.