Koje vrste energije se pretvaraju u električnu energiju. Metode konverzije energije. Proizvodnja toplotne energije iz mehaničke

Direktno korištenje prirodnih izvora energije.

Pretvorite koristeći parna mašina

Pretvorba korištenjem električne energije


Pretvorba energije u industrijsku energiju
Kao što je već spomenuto, proizvodnja električne energije je zasebna industrija. Trenutno se najveći udio električne energije proizvodi u tri tipa elektrana:

1. HE (hidroelektrana)

2. TE (termoelektrana)

3. NPP (nuklearna elektrana)

Razmotrimo konverziju energije u ovim tipovima elektrana:

hidroelektrana

CHP

Kada se toplinska energija pare koristi u lancima za pretvaranje energije, postaje moguće koristiti dio toplinske energije za grijanje (prikazano isprekidanom linijom) ili za potrebe proizvodnje.

NPP (sa reaktorom s jednim krugom)

Toplotni krug.

Osnovni koncepti
Prethodno smo ispitali vrste energije i mogućnosti njenog pretvaranja iz jedne vrste u drugu, hajde da se detaljnije zadržimo na toplotnoj energiji, budući da ona igra veoma važnu ulogu u procesima koji se dešavaju u nuklearnim elektranama.
Kao što je ranije spomenuto, toplinska energija je energija haotičnog kretanja molekula ili atoma u tekućinama i plinovima i oscilatorno kretanje molekula ili atoma u čvrstoj tvari. Što je veća brzina ovog pokreta, tijelo ima više toplinske energije.
Svi se susrećemo u našoj svakodnevni život sa procesima prenošenja toplotne energije sa jednog tela na drugo (vrući čaj zagreva čašu, radijator za grejanje u stanu zagreva vazduh itd.) na osnovu definicije toplotne energije može se definisati prenos toplote.
definicija: Proces prijenosa energije kao rezultat razmjene haotičnog kretanja molekula, atoma ili mikročestica naziva se izmjena toplote.
Iz svakodnevnog iskustva je poznato da se toplotna energija ili toplota prenosi sa toplijeg tela na hladnije, i čini se sasvim logičnim da se temperatura uzme kao meru toplotne energije, ali to je velika greška. Tjelesna temperatura je mera sposobnosti razmene toplote sa okolnim telima. Poznavajući temperature dvaju tijela, možemo reći samo o smjeru prijenosa topline. Tijelo sa viša temperaturaće odavati toplinu i hladiti se, a tijelo sa nižom temperaturom će primiti toplinu i zagrijati se, ali je nemoguće odrediti količinu energije koja se prenosi samo na osnovu temperature. Ne morate daleko tražiti primjer: pokušajte sipati jednake količine kipuće vode u aluminijsku i keramičku šolju. Aluminij će se zagrijati gotovo trenutno, gotovo bez hlađenja vode, a keramika će se zagrijavati mnogo manje i mnogo duže, a početna temperatura kipuće vode u oba slučaja je 100°C. Slijedi zaključak: za zagrijavanje na istu temperaturu razne supstance potrebne su različite količine toplotne energije, svaka tvar ima svoj toplinski kapacitet
definicija:Specifični toplotni kapacitet neke supstance je količina energije potrebna da se jedan kilogram date supstance zagreje za jedan stepen.

gdje je: Q-energija; C - toplotni kapacitet; m - masa; dT-grijanje;

Metode prijenosa topline.
Po pravilu se u industrijskim elektranama proces pretvaranja izvorne energije u toplinu odvija na jednom mjestu (kotao za termoelektrane, reaktor za nuklearne elektrane), a proces pretvaranja toplotne energije u mehaničku, a zatim u električnu energiju javlja u drugom, pa se javlja problem kretanja toplotne energije u prostoru. Kako se toplotna energija može prenijeti s jedne tačke u prostoru na drugu?

Toplotna provodljivost
Zagrijavanjem jednog kraja metalne žice možete primijetiti da temperatura raste cijelom njenom dužinom, a što je žica kraća, brže će se zagrijati suprotni, a ne direktno zagrijani dio. Zagrijavanjem žice s jedne strane prisiljavamo atome i elektrone na mjestu grijanja da jače vibriraju, titrajni atomi i elektroni uključuju susjedne atome i elektrone u vibraciju, a toplinska energija se širi u čvrstom tijelu, u našem slučaju u metalna žica. Ova metoda prenosa toplotne energije naziva se toplotna provodljivost.
Definicija: Toplotna provodljivost je proces prijenosa topline u kontinuiranom mediju kroz haotično kretanje mikročestica.
Količina toplote koja se prenosi zbog toplotne provodljivosti zavisi od fizička svojstva sredina u kojoj dolazi do razmene toplote. Svaka supstanca ima svoj koeficijent toplotne provodljivosti l (metalnu šipku dugačku oko metar, stavljenu na jedan kraj u vatru, nemoguće je držati golim rukama; drveni štap istog oblika izgoreće više od polovine pre nego što se zagreje u bilo kojoj značajnoj mjeri).
Što je veća temperaturna razlika dT između tople i hladne tačke medijuma, veća je količina toplote koja se prenosi u jedinici vremena. Što je veća površina poprečnog presjeka, veća je količina prenesene topline u jedinici vremena.
Vjerovatno svi znaju kako prokuhati vodu koristeći vatru u drvenoj posudi. Treba baciti kamenje zagrijano u vatri u vodu. Zagrijano kamenje se odmah navlaži vodom i predaje joj svoju toplinu. Proces prijenosa topline sa kamenja na okolnu vodu sličan je toplinskoj provodljivosti, ali je raspodjela toplinske energije po volumenu vode drugačije prirode.

Konvektivni prijenos topline
Hajde da razmotrimo šta se dešava u volumenu hladnom vodom kada vrelo kamenje zagreje deo oko sebe. Iz fizike je poznato da se tijela prilikom zagrijavanja šire, odnosno povećavaju svoj volumen, a kako masa ostaje konstantna, gustoća se smanjuje. Kao što Arhimedov zakon kaže, telo čija je gustina veća od gustine tečnosti tone, a telo manje gustine ispliva. Isto
možemo reći za zagrijanu tekućinu, koja ima manju gustinu, ona će početi rasti, miješajući se sa hladnim slojevima u gornjem dijelu posude, koji će zauzvrat početi opadati, nakon nekog vremena temperatura u cijelom volumen će postati isti.
definicija:Konvektivni prijenos topline- prijenos topline pri miješanju više zagrijanih čestica medija sa manje zagrijanim.
U gore navedenom primjeru, kretanje je uzrokovano razlikom u gustinama toplih i hladnih dijelova tekućine, to se naziva prirodna ili slobodna konvekcija. Ako je kretanje uzrokovano radom pumpe ili ventilatora, tada se konvekcija naziva prisilnom.
Konvektivna izmjena topline se odvija u plinovima na isti način kao iu tekućinama.
U mnogim modernim nuklearnim elektranama, toplina se uklanja iz reaktora prisilnim pumpanjem vode, plina ili tekućeg metala kroz jezgro. Supstanca koja, kada se zagrije, uzima toplinu iz izvora naziva se rashladno sredstvo.

Prijenos topline zračenjem
Eksperimenti pokazuju da je razmjena topline između tijela moguća čak i ako se nalaze u vakuumu, a da se međusobno ne dodiruju. U ovom slučaju, gore opisane vrste razmjene topline ne mogu se izvršiti. Kako se odvija prijenos toplinske energije? u ovom slučaju?
Zagrijano tijelo emituje elektromagnetne valove, koji se, kao što je poznato, mogu širiti u prostoru bez zraka, a manje zagrijano tijelo apsorbira te valove i zagrijava se.
Definicija: Prijenos topline zračenjem je prijenos toplinske energije pomoću elektromagnetnih valova.
U modernim nuklearnim elektranama, tokom normalnog rada, prijenos topline zračenjem je zanemariv u odnosu na konvektivni prijenos topline.

Toplotni krug
Razmotrivši moguće metode razmjene topline, vratimo se pitanju prijenosa toplinske energije u uvjetima nuklearne elektrane ili termoelektrane. Kao što je poznato, u pogonskim stanicama proces pretvaranja izvorne energije u toplinu odvija se kontinuirano i ako se zaustavi odvođenje topline, instalacija će se neizbježno pregrijati. Stoga je uz izvor potreban i potrošač toplinske energije, koji će uzimati toplinu i ili je pretvarati u druge oblike energije ili je prenositi u druge sisteme. Toplota se prenosi od izvora do potrošača pomoću rashladnog sredstva. Na osnovu gore navedenog, možemo prikazati najjednostavniji termalni krug koji sadrži izvor energije, potrošača energije i puteve rashladne tekućine.

PRETVARANJE ELEKTRIČNE ENERGIJE U DRUGE VRSTE ENERGIJE U električnom kolu, električna energija se istovremeno prima na izvoru i pretvara u drugu vrstu energije; u prijemniku. Tip prijemnika se bira u skladu sa vrstom neelektrične energije koja je potrebna za praktične svrhe. Razmotrimo principe pretvaranja električne energije u toplotnu, svetlosnu i hemijsku energiju. pitanje pretvaranja električne energije u mehaničku energiju razmatra se u § 10. Pretvaranje električne energije u toplotnu energiju Fizički proces pretvaranja električne energije u toplotnu energiju razmatra se u § 2.2. Izrazimo količinu oslobođene topline kroz napon i struju. "potencijali U, naboj pomjerenih čestica Q = h. Pa3o° epgy električno polje, potrošeno na kretanje Vrednih čestica, prema (1.5), naboj W0=UQ=UIt. ¦ Ra5OTa sile električnog polja troši se na zagrevanje L okulara, pošto se ne primećuju nikakve druge manifestacije ovog rada. Stoga se energija W3 može smatrati jednakom toplotnoj energiji prijemnika: W„= W, = Ult. r u ovoj formuli energija je izražena u džulima. Prema Ohmovom zakonu [vidi formula (2.6)], U=IR, tada je W„ = I2Rt. Formula (3.10) je matematički izraz Lenz-Jouleovog zakona. Količina električne energije koja se pretvara u provodniku u jedinici vremena u toplinsku energiju proporcionalna je kvadratu struje i električnog otpora provodnika. I Brzina konverzije električne energije u drugu vrstu energije u prijemniku naziva se snaga prijemnika: Rp= W„lt=UI. [Ova formula važi za bilo koji prijemnik, bez obzira na vrstu energije koja se dobija kao rezultat „reformacije“. [Ako se električna energija u potpunosti pretvori u toplotnu, tada se snaga prijemnika može izraziti kroz struju u vodiču i njegov otpor: (3.12) V Fenomen pretvaranja električne energije u toplotnu energiju u provodnicima je široko rasprostranjen. koristi u praksi. Na ovom principu temelji se rad većine električnih industrijskih i kućnih uređaja za grijanje. Pretvaranje električne energije u svjetlosnu Le>) "^RinCyp pretvaranja električne energije u toplotnu. To je također osnova rada električne lampe sa žarnom niti G > lampe od vatrostalnog metala Pri visokoj temperaturi žarne niti sijalice, dio energije se emituje u obliku svjetlosne energije, koja je u ukupnoj energiji koju emituje lampa manja od 10%. Pretvaranje električne energije u hemijsku Prilikom punjenja, baterija ili elektrolitički kombi su prijemnici električne energije. EMF baterije El pri punjenju zadržava isti smjer kao i pri pražnjenju; struja u bateriji mijenja svoj smjer u suprotan, budući da nije određena smjerom emf baterije, već emf E vanjskog izvora napajanja (slika 3.9). EMF baterije pri punjenju je usmjeren protiv struje i stoga se naziva kontra EMF. Kretanje nabijenih čestica tijekom punjenja baterije odvija se kao rezultat djelovanja električnog polja koje stvara izvor napajanja. Jesu li sile električnog polja kemijski uravnotežene u bilo kojem trenutku? (spoljne) sile, pa se rad električnih sila po jedinici naelektrisanja može izjednačiti sa zadnjom EMF El. Tada je energija utrošena na punjenje W„ = E,Q = EaIt, a potrošnja električne energije Pn=WJt=EaI. (3.13 (3.14 Formule koje izražavaju energiju i snagu pri pražnjenju* i punjenju baterije su iste. Međutim, ne smije se zaboraviti fizička razlika u procesima: u prvom slučaju baterija je izvor, a u drugom , prijemnik električne energije Prilikom pretvaranja električne energije u toplotnu otpornost dolazi zbog sudaranja električne energije u hemijsku. To objašnjava razlike u izrazima (3.11). ), koji kvantificiraju brzinu pretvaranja električne energije u drugu vrstu energije 300 W na naponu od 120 V. Odrediti struju i otpor grijaćeg elementa. DC priključen na mrežu napona 220 V. Mehanička snaga na vratilu motora je 8,4 kW, efikasnost je 84%. Definiraj električna energija i struja motora. j Problem 3.11. Punjenje baterije pri struji / = 4 A, napon na vanjskim stezaljkama izvora U = 30 V traje vrijeme f = 6 sati Odrediti rezervu energije i emf baterije ako je poznato da je potrošeno 10% energije pri punjenju su gubici u bateriji i konektorima* žicama. Pretpostavlja se da će emf baterije i struja punjenja ostati nepromijenjeni tokom prvog reda.

Domaći zadatak c. 15-17, 83-97. c. 308-310.

Energija, od grčke riječi energeia - aktivnost ili djelovanje, je opća mjera raznih vrsta kretanja i interakcije.

U prirodnim naukama razlikuju se sljedeće vrste energije: mehanička, toplinska, električna, kemijska, magnetska, elektromagnetna, nuklearna, gravitacijska. Savremena nauka ne isključuje postojanje drugih vrsta energije.

Energija je plod ljudske misli, stvorena da opiše različite prirodne pojave.

Energija se mjeri u džulima (J). Za mjerenje toplotne energije koriste se kalorije, 1 cal = 4,18 J, električna energija mjereno u kW*sat=3,6*10 6 J=3,6 MJ, mehanička energija se mjeri u kg*m, 1kg*m=9,8 J.

Postoje energija makrokosmosa, mikrokosmosa i unutrašnja energija.

Kinetička energija– rezultat promjene stanja kretanja materijalnih tijela.

Potencijalna energija– rezultat promjene položaja dijelova datog sistema.

Metode konverzije energije:

Zakon održanja energije – energija se ne stvara niti uništava, ona prelazi iz jednog oblika u drugi. Postoji razlika između energije uređenog kretanja (slobodne – mehaničke, hemijske, električne, elektromagnetne, nuklearne) i energije haotičnog kretanja – toplote.

Trenutno ne postoje načini da se nuklearna energija direktno pretvori u električnu i mehaničku energiju;

Moderna nauka identificira 4 sile koje određuju cjelokupnu raznolikost svijeta: gravitaciju, elektromagnetnu i nuklearnu - jaku i slabu. Svaku od ovih sila karakterizira svjetska konstanta:

Sila gravitacije je  g =6*10 -39.

Elektromagnetne sile -  e =1/137.

Snažne nuklearne interakcije -  S =1.

Slabe nuklearne interakcije -  w =3*10 -12.

Iz ovih konstanti se dobijaju sve ostale fizičke konstante.

Prije više od 20 milijardi godina nastao je Univerzum, energija “velikog praska” je “rodila” energiju koja čini osnovu našeg života, “rodila” je Sunce i Zemlju. Energija Sunca dovela je do formiranja rezervi resursa goriva na Zemlji, zbog čega se vode i vazdušne mase na Zemlji neprestano kreću. Toplotna energija vrućeg jezgra Zemlje također je uključena u cirkulaciju tvari i pretvaranje energije.

Od početka svoje istorije, čovečanstvo je težilo da ovlada energijom za svoju korist. Faze "ovladavanja" energijom:

1. životinjska mišićna snaga,

   snaga vjetra, vode,

   energija pare

   struja

   nuklearna energija.

U Univerzumu se procesi pretvaranja energije iz jedne vrste u drugu odvijaju u ogromnim razmjerima. Čovječanstvo je na samom početku puta razumijevanja ovih procesa.

Mehanička energija se pretvara u toplotnu - trenjem, u hemijsku - uništavanjem strukture supstance, kompresijom, u električnu - promenom elektromagnetnog polja generatora.

Toplotna energija se pretvara u hemijsku energiju, u kinetičku energiju kretanja, a ova u mehaničku energiju (turbina), u električnu energiju (termo emf)

Hemijska energija se može pretvoriti u mehaničku (eksplozija), termičku (toplota reakcije) ili električnu (baterije).

Električna energija se može pretvoriti u mehaničku (elektromotor), hemijsku (elektroliza) i elektromagnetnu (elektromagnet).

Elektromagnetna energija - energija Sunca - u toplotnu (grejanje vode), u električnu (fotoelektrični efekat → solarna energija), u mehaničku (zvonjenje telefona).

Nuklearna energija → hemijska, termička, mehanička (eksplozija), kontrolisana fisija (reaktor) → hemijska + termalna.

https://pandia.ru/text/78/077/images/image003_160.gif" width="132" height="60">2010.

UDK 621.314(075)

Recenzenti: zaslužni radnik nauke i tehnologije Ruske Federacije, profesor Katedre za rad elektroenergetske opreme i električni automobili» Država Saratov Agrarni univerzitet, doktor tehničkih nauka ; osoblje Odeljenja za snabdevanje električnom energijom države Uljanovsk tehnički univerzitet(dekan Energetskog fakulteta, prof.)

Isparenja, energija: udžbenik. dodatak / , . Ed. Doktor tehničkih nauka ; VolgSTU, Volgograd, 2010. – 96 str.

Razmatraju se načini pretvaranja energije i tehnička sredstva - pretvarači za njihovu realizaciju. Dati su proračunski odnosi za određeni broj pretvarača energije. U publikaciji su korišćeni materijali iz izvora datih na kraju priručnika, kao i materijali sa predavanja autora koja su održana studentima specijalnosti „Elektrosnabdevanje“. industrijska preduzeća“ i smjerova „Elektroenergetika”, „Elektrotehnika”.

Namijenjeno studentima energetskih specijalnosti koji studiraju na specijalnosti „Napajanje strujom industrijskih preduzeća“ i u oblastima „Elektroenergetika“ i „Elektrotehnika“.

Il. 32. Tabela. 2. Bibliografija: 21 naslov.

Objavljuje se odlukom uređivačko-izdavačkog vijeća

Volgogradski državni tehnički univerzitet

ISBN 0558-9 Ó Volgogradsky

stanje

tehnički

Inovativna aktivnost" href="/text/category/innovatcionnaya_deyatelmznostmz/" rel="bookmark">inovativna aktivnost u određenoj zemlji. O tome svjedoči iskustvo najboljih naftnih kompanija, koje su ovladale nekoliko generacija novih tehnologija tokom proteklih 25 godina, te radikalna modernizacija fabrika za preradu ugljikovodičnih sirovina.

Glavni energetski resursi - nafta i gas - biće potrošeni u narednim decenijama. Pod raznim izgovorima, njihovi ostaci pokušavaju da prisvoje razvijene zemlje koje su potrošile svoje energetske resurse i zbog toga postale energetski zavisne od zemalja trećeg svijeta koje ne pripadaju takozvanoj „zlatnoj milijardi“. Danas se cjelokupno snabdijevanje energijom ovih zemalja praktično obezbjeđuje uvozom nafte i gasa. Rezerve uranijumske rude pogodne za preradu i upotrebu u nuklearnim reaktorima takođe mogu biti iscrpljene u bliskoj budućnosti, nakon nafte i gasa.

Zbog ovoga stvarni problem je pronaći izvore energije koji su u osnovi neiscrpni i ne unose destabilizirajuće faktore u okolinu. Još jedan gorući problem je razvoj i stvaranje instalacija sposobnih za pretvaranje energije sadržane u okolišu, uključujući prostor, u oblike koji bi bili prikladni za korištenje čovječanstvu. Takvi pokušaji su već poznati: to je energija tokova vode, zraka, solarna energija, energija vode, okeanske plime, unutrašnja toplota Zemlje itd.

2. Vrste energija i principi njihove transformacije

2.1. Klasifikacija vrsta energija

U savremenom naučnom shvatanju, energija se shvata kao opšta mera različitih oblika kretanja materije. Da bi se kvantitativno okarakterizirali kvalitativno različiti oblici kretanja materije i interakcije koje im odgovaraju, konvencionalno se uvode različite vrste energije: toplinska, mehanička, nuklearna, elektromagnetna itd.

Postoje primarne i sekundarne energije. Primarna energija je energija direktno uskladištena u prirodi: energija goriva, energija vjetra, toplina zemlje itd. Energija dobivena transformacijom primarne energije u posebnim uvjetima koji se nazivaju energetski uvjeti smatra se sekundarnom (npr. energija pare, električna energija, tople vode itd.).

Proizvodnja potrebne vrste energije nastaje u procesu proizvodnje energije i odvija se pretvaranjem primarne energije u sekundarnu energiju.

Gotovo sva energija koja se koristi i dalje pretvara se prvo pretvara u toplotnu energiju u industrijskim i toplotnim pećima, motorima i mašinama, kućanskim aparatima (50%), kotlarnicama (10%), kotlovima termoelektrana i reaktorima nuklearnih elektrana. (40%). O dobivenoj toplinskoj energiji koristi se bez daljnje konverzije u druge vrste energije (u industrijskim pećima i pećima za grijanje, kao iu obliku pare, tople vode itd.). Otprilike dio primljene toplinske energije koristi se za proizvodnju električne energije, nakon što je prošla preliminarnu konverziju u mehaničku energiju u turbinskim jedinicama. Manje električnog transporta" href="/text/category/yelektricheskij_transport/" rel="bookmark">električni transport, razna oprema preduzeća. Važno je napomenuti da se otprilike šestina električne energije ponovo pretvara u toplotnu.

Sastavljena je naučno zasnovana klasifikacija vrsta energije. Zasniva se na složenom kriterijumu, uključujući vrste materije, oblike njenog kretanja i vrste interakcija.

Vrste materije: atom, elektron, foton, neutrino itd.

Oblici kretanja: mehanički, električni, termički itd.

Vrste interakcije: nuklearna (jaka), elektromagnetna, slaba (uz učešće neutrina) i gravitaciona (super slaba).

Na osnovu složenog kriterija mogu se razlikovati sljedeće vrste energije:

1. Energija anihilacije je ukupna energija sistema, “materija – antimaterija”, oslobođena u procesu njihovog povezivanja i poništenja (međusobnog uništenja) u razne vrste.

2. Nuklearna energija - energija vezivanja neutrona i protona u jezgru, koja se oslobađa u različitim oblicima tokom fisije teških i fuzije lakih jezgara; u potonjem slučaju naziva se “termonuklearnim”.

3. Hemijska (logičnije, atomska) energija je energija sistema od dvije ili više supstanci koje reaguju jedna na drugu. Ova energija se oslobađa kao rezultat restrukturiranja elektronskih omotača atoma i molekula tokom hemijskih reakcija.

4. Gravistatička energija je potencijalna energija ultraslabe interakcije svih tijela, proporcionalna njihovoj masi. Od praktične važnosti je energija tijela koju ono akumulira dok savladava silu gravitacije.

5. Elektrostatička energija– potencijalna energija interakcije električnih naboja, odnosno rezerva energije električno nabijenog tijela akumulirana u procesu savladavanja sila električnog polja.

6. Magnetostatska energija - potencijalna energija interakcije “magnetnih naboja” ili rezerva energije koju akumulira tijelo sposobno da savlada silu magnetno polje u procesu kretanja protiv pravca delovanja ovih sila. Izvor magnetnog polja može biti trajni magnet ili električna struja.

7. Neutrinostatska energija - potencijalna energija slabe interakcije "neutrina naboja" ili rezerva energije akumulirana u procesu savladavanja sila β-polja - "neutrina polja". Zbog ogromne prodorne sposobnosti neutrina, gotovo je nemoguće akumulirati energiju na ovaj način.

8. Elastična energija je potencijalna energija mehanički elastičnog modificiranog tijela (komprimirana opruga, plin), koja se oslobađa pri uklanjanju opterećenja, najčešće u obliku mehaničke energije.

9. Toplotna energija je dio energije toplotnog kretanja čestica tijela, koja se oslobađa u prisustvu temperaturne razlike između ovog tijela i okolnih tijela.

10. Mehanička energija je kinetička energija tijela koja se slobodno kreću i pojedinačnih čestica.

11. Električna (elektrodinamička) energija – energija električna struja u svim svojim oblicima.

12. Elektromagnetna (fotonska) energija – energija kretanja fotona elektromagnetnog polja.

13. Mezonska (mezonodinamička) energija - energija kretanja mezona (piona) - kvanta nuklearnog polja, kroz čiju razmjenu nukleoni interaguju (Yukawa teorija, 1935.)

14. Gravidinamička (gravitaciona) energija - energija kretanja hipotetičkih kvanta gravitacionog polja - gravitona.

15. Neutrinodinamička energija - energija kretanja sveprodornih čestica β-polja - neutrina.

Od navedenih 15 vrsta energije praktični značaj Do sada ih ima samo 10: nuklearni, hemijski, elastični, gravistatički, električni, elektromagnetni, elektrostatički, magnetostatski, termalni, mehanički.

Samo četiri tipa se direktno koriste: termalni (oko 75%), mehanički (oko 20-22%), električni (oko 3-5%) i elektromagnetni (manje od 1%). Štaviše, električna energija koja se tako široko proizvodi i isporučuje putem žica uglavnom igra ulogu nosioca energije.

Glavni izvor direktno korišćenih vrsta energije i dalje je hemijska energija mineralnih organskih goriva (ugalj, nafta, prirodni gas, itd.), čije se rezerve, koje čine deo procenta svih energetskih rezervi na Zemlji, nalaze na na ivici iscrpljenosti.

Od decembra 1942. godine, kada je pušten prvi nuklearni reaktor, na scenu su se pojavila nuklearna i termonuklearna goriva kao novi izvor energije.

U budućnosti je moguće da će se pojaviti i nove vrste energije i novi izvori energije. Klasifikacija vrsta energije nam omogućava da proučimo i procijenimo sve njihove moguće međupretvorbe.

2.2. Transformacija i transformacija vrsta energije

Sumirajmo u matričnu tabelu sve vrste energija koje imaju praktičan značaj i analizirajmo mogućnosti njihovih međukonverzija (slika 2.2.1).

Analiza različitih energetskih procesa pokazuje da za pretvaranje vrsta energije moraju biti ispunjena dva uslova:

1) obezbedi odgovarajući nivo koncentracije energije;

2) odabrati radni fluid određenih svojstava.

Sa svim energetskim transformacijama, strogo govoreći, gravitaciona energija njenih sistema nosača mora da se promeni ako se promeni njihov položaj u odnosu na površinu Zemlje.

Iz matrice energetskih transformacija proizilazi da su te mogućnosti vrlo ograničene. Najjednostavniji, najpouzdaniji i najperspektivniji načini su već korišteni i mogu se unaprijediti samo u pravcu povećanja efikasnosti transformacija i specifične energetske produktivnosti, odnosno snage pretvarača.

E IE – prirodni (prirodni) izvor energije;

IE – veštački IE;

NE – uređaj za skladištenje energije;

PERE je nosilac energije.

Rice. 2.2.1. Matrica mogućih transformacija i transformacija vrsta energije,

od praktičnog značaja

Ostale su rezerve u vidu direktne konverzije nuklearne energije u električnu i mehaničku, hemijsku u mehaničku, gravistatičku u mehaničku. Obećavajuće je pretvaranje nuklearne energije u hemijsku i elastičnu energiju, a gravistatičke energije u elastičnu energiju punjenjem opruga i plinskih cilindara u dubinama mora.

2.3. Konverzija energije je problem moderne energije

Sve sfere ljudskog života i aktivnosti: kuvanje, industrija, poljoprivreda, transport, komunikacije, stvaranje ugodnih uslova u domovima i proizvodnih prostorija– zahtijevaju različite oblike energije. Transformacija energije iz primarnih izvora često ne zadovoljava potrošače upravo u vrstama primljene energije i zahtijeva potrebu za njihovom transformacijom.

Moderna nauka poznaje 15 vrsta energija povezanih s kretanjem ili različitim relativnim položajima širokog spektra materijalnih tijela ili čestica.

U zavisnosti od prirode kretanja i prirode sila koje deluju između ovih čestica, promena energije u sistemima takvih čestica može se manifestovati u obliku mehanički rad, u protoku električne struje, u prijenosu topline, u promjeni unutrašnje stanje tijela, u širenju elektromagnetnih vibracija itd.

Osnovni zakon koji upravlja transformacijom energije je zakon održanja energije. Prema ovom zakonu, energija ne može nestati niti nastati ni iz čega. Može prelaziti samo s jedne vrste na drugu.

A. Ajnštajn je uspostavio međukonvertibilnost energije i mase i time proširio značenje zakona održanja energije, koji je sada formulisan u generalizovanom obliku kao zakon održanja energije i mase. U skladu s ovim zakonom, svaka promjena energije tijela ∆E povezana je s promjenom njegove mase ∆m po formuli:

∆E = ∆ms2,

Gdje With– brzina svjetlosti u vakuumu, jednaka 3·108 m/s.

Iz ove formule slijedi da ako se, kao rezultat nekog procesa, masa svih tijela koja učestvuju u procesu smanji za 1 g, tada će se osloboditi energija jednaka 9·1013 J, što je ekvivalentno 3000 tona standarda gorivo. Većina praktično uočljivih procesa su makroskopski i promjena mase se može zanemariti, međutim, kada se analiziraju nuklearne transformacije, neophodan je zakon održanja energije i mase.

Kada se energija pretvara u bilo kojem uređaju, neki dio se gubi. Efikasnost ovog uređaja obično se karakteriše faktorom efikasnosti, koji se može odrediti prema Sl. 2.3.1.

Rice. 2.3.1. Šema za određivanje efikasnosti

Prema sl. 2.3.1, efikasnost se može definisati kao

https://pandia.ru/text/78/077/images/image015_59.gif" width="72 height=41" height="41">.

Gubici energije ne krše zakon održanja energije i samo znače gubitke za blagotvorno djelovanje zbog kojeg se transformacija energije provodi.

Posljednji izraz pokazuje da se samo dio primarne energije koji je namijenjen za postizanje blagotvornog efekta koristi korisno.

Svi gubici energije na kraju se pretvaraju u toplinu, koja se ispušta u okoliš (atmosferski zrak, vodena tijela).

Treba napomenuti jednu važnu okolnost. Kako, u skladu sa zakonom održanja, energija ne nestaje, proizilazi da se energija primarnih izvora energije koji se koriste u procesu ljudske aktivnosti gotovo u potpunosti prenosi u obliku toplotne energije u okolinu. Dakle, sva pretvorena energija, uključujući i gubitke energije, na kraju se pretvara u toplinu. Klauzula “skoro” znači da se samo vrlo mali dio proizvedene energije pohranjuje neko vrijeme u obliku potencijalne ili unutrašnje energije u strukturama, proizvodima, proizvodima koje proizvodi čovjek.

Pretvorba toplotne energije

Zbog činjenice da koristimo primarne izvore energije (plin, naftu, ugalj) za dobijanje toplotne energije u svrhu njene dalje transformacije, nameće se ideja korišćenja toplotne energije koja se oslobađa u životnu sredinu tokom procesa transformacije.

Drugi zakon termodinamike, koji je univerzalni zakon prirode, zabranjuje takvu „ponovnu upotrebu“ toplotne energije.

Ovaj zakon kaže da je toplota poseban oblik prenosa energije, a formuliše se na sledeći način: u svim stvarnim procesima, bilo koji oblik energije može se spontano pretvoriti u toplotu, ali je spontano pretvaranje toplote u druge oblike energije nemoguće.

To znači da se bilo koji oblik energije može pretvoriti u toplinu bez dodatnih tijela koja sudjeluju u ovom procesu, čije bi se stanje nekako promijenilo na kraju procesa. Naprotiv, toplota se ne može pretvoriti u druge oblike energije, a da na kraju procesa transformacije ne ostanu neke promjene u nekim okolnim tijelima.

Dakle, ako zakon održanja energije (prvi zakon termodinamike) potvrđuje međusobnu konvertibilnost i ekvivalenciju svih vrsta energije, onda drugi zakon termodinamike bilježi posebnost topline, njenu nejednakost u procesima konverzije energije.

U termodinamici je dokazano da je za kontinuirano dobijanje rada iz toplote potrebno imati radni fluid koji bi vršio niz kružnih procesa, odnosno procesa u kojima bi se periodično vraćao u prvobitno stanje. U svakom takvom kružnom procesu, inače zvanom ciklus, radni fluid prima određenu količinu topline Q1 iz primarnog izvora energije na dovoljno visokoj temperaturi i daje manje toplote Q2 okolina (voda ili vazduh). Budući da sam radni fluid, vrativši se u prvobitno stanje kao rezultat ciklusa, ne mijenja svoje unutrašnja energija, tada se, u skladu s prvim zakonom termodinamike, razlika topline pretvara u rad:

L = Q1 - Q2.

Mogućnost i efikasnost pretvaranja toplote u druge oblike energije (mehaničke, električne), prvenstveno je određena temperaturom na kojoj se toplota Q1 može se prenijeti na radni fluid. U termoelektrani radni fluid je vodena para, koja u postrojenju parnih turbina prima toplotu iz produkata sagorevanja na najviša temperatura oko 540 oC.

Temperatura na kojoj se toplota oslobađa Q2, značajno je i sa stanovišta efikasnosti pretvaranja toplote u rad.

Međutim, od vrućine Q2 s obzirom na okolinu, u realnim uslovima ova temperatura može varirati samo u uskim granicama.

Efikasnost pretvaranja toplote u rad procenjuje se toplotnom efikasnošću η t, što se shvata kao radni odnos L primljeno po ciklusu za zagrijavanje Q1, koji radni fluid prima iz primarnog izvora energije:

kratki kodovi">

Električni proizvod (uređaj) koji pretvara električnu energiju s jednom vrijednošću parametara i (ili) pokazatelja kvalitete u električnu energiju s drugim vrijednostima parametara i (ili) pokazatelja kvalitete. Napomena......

Pretvarač električne energije- 4. Pretvarač električne energije Pretvarač električne energije Električni proizvod (uređaj) koji pretvara električnu energiju sa istim vrijednostima parametara i (ili) pokazateljima kvaliteta u električnu energiju sa... ...

pretvarač električne energije,- 2 pretvarača električne energije, pretvarač električne energije: Električni uređaj koji pretvara električnu energiju s jednom vrijednošću parametara i/ili pokazatelja kvaliteta u električnu energiju sa drugim vrijednostima... ... Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije

Pretvarač električne energije- – električni proizvod (uređaj) koji pretvara električnu energiju s jednom vrijednošću parametara i (ili) pokazatelja kvaliteta u električnu energiju s drugim vrijednostima parametara i (ili) pokazatelja kvaliteta. GOST 18311 80 ... Komercijalna proizvodnja električne energije. Rječnik-priručnik

Pretvarač električne energije- 1. Električni proizvod (uređaj) koji pretvara električnu energiju s jednom vrijednošću parametara i (ili) pokazatelja kvaliteta u električnu energiju s drugim vrijednostima parametara i (ili) pokazatelja kvaliteta koji se koristi u... ... Telekomunikacijski rječnik

Električni energetski pretvarač (električni pretvarač)- engleski: Pretvarač električne energije Električni proizvod (uređaj) koji pretvara električnu energiju s jednom vrijednošću parametara i (ili) pokazatelja kvaliteta u električnu energiju s drugim vrijednostima parametara i (ili) indikatora... ... Građevinski rječnik

GOST R 54130-2010: Kvalitet električne energije. Termini i definicije- Terminologija GOST R 54130 2010: Kvalitet električne energije. Termini i definicije originalni dokument: Amplitude die schnelle VergroRerung der Spannung 87 Definicije pojma iz raznih dokumenata: Amplitude die schnelle VergroRerung der… … Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije

Pretvarači toplotne energije plazme u električnu energiju. energije. Postoje dvije vrste P. i. e. e. magnetohidrodinamički generator i termoelektrični pretvarač. Fizički enciklopedijski rečnik. M.: Sovjetska enciklopedija. Glavni i odgovorni urednik... Fizička enciklopedija

Pretvarači toplotne energije plazme (vidi Plazma) u električnu energiju. Postoje 2 vrste P. i. e. e. Magnetohidrodinamički generator i termoelektrični pretvarač… Velika sovjetska enciklopedija

frekventni pretvarač- frekventni pretvarač Pretvarač električne energije AC, koji pretvara električnu energiju sa promjenom frekvencije [OST 45.55 99] EN frekventni pretvarač električne energije ... ... Vodič za tehnički prevodilac