ტერმინები და განმარტებები ელექტროენერგეტიკული ინდუსტრიისა და ელექტრიფიკაციისთვის. ენერგიისა და ენერგიის ზოგადი ცნებები

პირველი განმარტება: „ენერგია არის ქვეყნის საწვავი-ენერგეტიკული კომპლექსი; მოიცავს სხვადასხვა სახის ენერგიისა და ენერგორესურსების მიღებას, გადაცემას, ტრანსფორმაციას და გამოყენებას.

მეორე განმარტება: ”ენერგია არის ეკონომიკის სფერო, რომელიც მოიცავს ენერგორესურსებს, გამომუშავებას, ტრანსფორმაციას, გადაცემას, კონსერვაციას (მათ შორის დაზოგვას) და სხვადასხვა ტიპის ენერგიის გამოყენებას. ენერგია ბუნების მართვის ერთ-ერთი ფორმაა. სამომავლოდ მიღებული ენერგიის ტექნიკურად შესაძლო რაოდენობა პრაქტიკულად შეუზღუდავია. თუმცა, ენერგიას აქვს მნიშვნელოვანი შეზღუდვები ბიოსფეროს თერმოდინამიკური (თერმული) ლიმიტების თვალსაზრისით. ამ შეზღუდვების ზომები აშკარად ახლოსაა ბიოსფეროს ცოცხალი ორგანიზმების მიერ ათვისებული ენერგიის რაოდენობასთან ერთად დედამიწის ზედაპირზე მიმდინარე სხვა ენერგეტიკულ პროცესებთან ერთად (ენერგიის ამ რაოდენობის გაორმაგება სავარაუდოდ კატასტროფული იქნება ან ნებისმიერ შემთხვევაში შემთხვევაში, ექნება კრიტიკული გავლენა ბიოსფეროზე). მითითებული…
ლიმიტის დახურვა 140 ¸ 150 10 12 სამ(ფოტოსინთეზური პროცესები - 104 10 12 სამ, გეოთერმული ენერგია — 32 10 12 სამ), მაგრამ გასათვალისწინებელია გაციების ანთროპოგენური ზემოქმედება, შეფასებული 150 10 12 სამ, საიდანაც აუცილებელია გამოვაკლოთ იგივე აქტივობის დათბობის ეფექტი, რომელიც უახლოვდება 100 ¸ 150 10 12-ს. სამ».

კიდევ ერთი კონცეფცია: ”ელექტროენერგეტიკული ინდუსტრია არის ელექტროტექნიკის ფილიალი, რომელიც ეხება დიდი რაოდენობით ელექტროენერგიის მოპოვების, ამ ენერგიის დისტანციებზე გადაცემის და მომხმარებლებში განაწილების პრობლემებს. ელექტროენერგეტიკული ინდუსტრიის განვითარება მიმდინარეობს დიდი ელექტროსადგურების აგების გზაზე (თერმული, ჰიდრავლიკური, ბირთვული), რომლებიც დაკავშირებულია მაღალი ძაბვის ელექტროგადამცემი ხაზებით ენერგეტიკულ სისტემებში, აუმჯობესებს აღჭურვილობის ტექნიკურ და ეკონომიკურ ინდიკატორებს წარმოების, კონვერტაციისთვის და. ენერგიის გადაცემა.

ენერგია, ფაქტობრივად, წარმოიშვა მე-20 საუკუნეში, გახდა ადამიანის საქმიანობის სიცოცხლის დამხმარე ფილიალი. ენერგიის წარმოების განვითარება მჭიდრო კავშირშია მოხმარებასთან, აყალიბებს ერთიან სისტემას „მწარმოებელი-მომხმარებელი“. ენერგიის წარმოება საწყობისთვის ვერ იმუშავებს. ის იზრდება საჭიროებასთან ერთად და ენერგიის ნაკლებობამ შეიძლება ხელი შეუშალოს ცივილიზაციის შემდგომ განვითარებას. 21-ე საუკუნის დასაწყისისთვის, ენერგია აკმაყოფილებს მსოფლიო ელექტროენერგიის მთლიანი მოხმარების მხოლოდ 80%-ს. მისი დეფიციტი გარკვეულ რეგიონებში აფერხებს საზოგადოების შემდგომ განვითარებას, ცალკეული ეროვნებისა და ქვეყნების პროგრესს. ენერგორესურსების ნაკლებობა მსოფლიოს რეგიონებში გავლენას ახდენს არა მხოლოდ საზოგადოების მატერიალურ კეთილდღეობაზე, არამედ პოლიტიკურ კლიმატზეც, რაც ქმნის ეგრეთ წოდებული სისტემური კრიზისის სხვადასხვა ვარიანტებს, რაც იწვევს შეიარაღებულ კონფლიქტებს ბუნებრივი რეზერვების ფლობისა და კონტროლისთვის. ენერგიის წყაროების (ბუნებრივი გაზი, ნავთობი და ა.შ.).

მეცნიერული და ტექნოლოგიური პროგრესი შეუძლებელია ენერგიისა და ელექტროფიკაციის არსებობისა და განვითარების გარეშე. შრომის პროდუქტიულობის ასამაღლებლად დიდი მნიშვნელობა აქვს საწარმოო პროცესების მექანიზაციას და ავტომატიზაციას, ე.ი. ადამიანის შრომის ჩანაცვლება მანქანებით. თუმცა, მექანიზაციისა და ავტომატიზაციის ტექნიკური საშუალებების დიდ უმრავლესობას აქვს ელექტრო საფუძველი. ელექტრო ენერგიამ მიიღო განსაკუთრებით ფართო გამოყენება სხვადასხვა მექანიზმების ელექტროძრავების მართვისთვის.

„ენერგეტიკის“ ცნება მჭიდრო კავშირშია საკვანძო სიტყვასთან „ენერგია“: „ენერგია არის მატერიის მოძრაობის სხვადასხვა ფორმების ზოგადი საზომი, რომელიც განიხილება ფიზიკაში. მოძრაობის თვისობრივად განსხვავებული ფორმებისა და მათ შესაბამისი ურთიერთქმედებების რაოდენობრივი მახასიათებლისთვის შემოტანილია სხვადასხვა სახის ენერგია: მექანიკური, შინაგანი, გრავიტაციული, ელექტრომაგნიტური, ბირთვული და ა.შ. დახურულ სისტემაში სრულდება ენერგიის შენარჩუნების კანონი. ფარდობითობის თეორიაში დადგენილია უნივერსალური კავშირი სხეულის მთლიან ენერგიასა და მის მასას შორის: , სადაც თანარის სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში.

ყველაზე ხშირად, ადამიანი იყენებს ორი სახის ენერგიას - ელექტრო და თერმული. კაცობრიობას სჭირდება ამ ტიპის ენერგია და მათი მოთხოვნილება ყოველწლიურად იზრდება. ამავდროულად, ტრადიციული ბუნებრივი საწვავის მარაგი (ნავთობი, ქვანახშირი, აირები და ბირთვული) სასრულია. აქედან გამომდინარე, დღეს მნიშვნელოვანია ენერგიის მომგებიანი წყაროების პოვნა, არა მხოლოდ იაფი საწვავის, არამედ დიზაინის სიმარტივის, ექსპლუატაციის, ელექტროსადგურების არსებობისა და გამძლეობისთვის აუცილებელი მასალების საიმედოობის თვალსაზრისით.

ყოველივე ზემოთქმულიდან გამომდინარე, სითბოს და ელექტროენერგიის წარმოება და მოხმარება სქემატურად შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად (ნახ. 1.1). არსებობს ენერგიის გამომუშავების გარკვეული პოტენციური წყარო 1 (მაგალითად, ქვაბი თბოელექტროსადგურზე, რეაქტორი ატომურ ელექტროსადგურზე, კაშხალი ჰიდროელექტროსადგურზე). პოტენციური ენერგიის გამომუშავება ხდება საწვავის წვის დროს ქიმიური რეაქციების გამო; ურანის ატომების ბირთვული დაშლის რეაქციები ან ბუნებაში წყლის ბუნებრივი ციკლი. პოტენციური ენერგია გარდაიქმნება ორთქლის ან ჰიდრავლიკური ტურბინის როტორის ბრუნვის მექანიკურ ენერგიად. თავის მხრივ, მექანიკური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად ელექტრო გენერატორში 3. შემდეგ ელექტროენერგია გარდაიქმნება ხელსაყრელ ფორმაში ხანგრძლივი გადაცემისთვის. დისტანციები ქვესადგურში 4. ყველა ეს ტრანსფორმაცია ხდება ერთ კომპლექსში, რომელსაც ეწოდება ელექტროსადგური 5. ელექტროგადამცემი ხაზების 6-ის მეშვეობით (გაიხსენეთ ცნობილი "LEP-500 არ არის მარტივი ხაზი"), ენერგია შეიძლება გადაიცეს ასობით გაზომილ დისტანციებზე. კილომეტრი მოხმარების ადგილამდე. ქვესადგურები 7 აქ ასევე დამონტაჟებულია ელექტროენერგიის მოსახმარად მოსახერხებელ ფორმაში გადასაყვანად და მომხმარებელზე 8-ზე გადასაყვანად. მაგალითად, საყოფაცხოვრებო მომხმარებლისთვის აუცილებელია შემავალი ელექტრული დენი 220 პარამეტრებით. ATდა 50 ჰც. თერმული ენერგია, როგორც წესი, იწარმოება თბოელექტროსადგურებში 5 და საქვაბე სადგურების მეშვეობით 9 გათბობის ქსელების მეშვეობით 10 იგზავნება ტუმბოებით 11 მომხმარებელზე 8.

სწორედ სითბოს და ელექტროენერგიის ეს წარმოება ადამიანისთვის აღმოჩნდა ყველაზე მოსახერხებელი და მრავალმხრივი მოხმარებისთვის. რა თქმა უნდა, ვისურვებდი, რომ ენერგიის უფრო ინდივიდუალური და მოსახერხებელი წყარო მქონდეს, მაგრამ, სამწუხაროდ, არ არსებობს. და რა კარგი იქნებოდა, ჯიბეში მქონოდა ენერგიის მცირე წყარო, რომ ის ყოველთვის "ჩემთან" ყოფილიყო და მისი ჩართვა და გამორთვა, როგორც საჭიროა გათბობისთვის, განათებისთვის, საჭმლის მოსამზადებლად, ან საყურებლად. ტელევიზორის მოსმენა, მიმღები და ა.შ. დ. ამავდროულად, შეიძლება დაივიწყოს უზარმაზარი არაეფექტური ელექტროსადგურების არსებობა, მათთვის საწვავის მოპოვება, კაშხლების აშენება, რომელიც ბლოკავს მდინარეებს და ადიდებს ნაყოფიერ მიწებს. თუმცა, ეს მხოლოდ ოცნებებია ამ მომენტში.

ბრინჯი. 1.1. სითბოს და ელექტროენერგიის წარმოებისა და მოხმარების სქემა

1 – პოტენციური ენერგიის გენერატორი; 2 - ტურბინა; 3 - ელექტრო გენერატორი; 4 - ელექტროტრანსფორმატორები; 5 - ელექტროსადგური; 6 - გრძელვადიანი გადამცემი ხაზები; 7 - ქსელის ქვესადგურები; 8 - მომხმარებელი; 9 - საქვაბე ოთახი - თერმული ქსელების საქვაბე; 10 - გათბობის ქსელები; 11 - ქსელის ტუმბო.

ენერგომომარაგების პრობლემა პირდაპირ თუ ირიბად აისახება პლანეტის ყველა მკვიდრის ინტერესებზეც კი, ვისაც ამის შესახებ წარმოდგენა არ აქვს. ადამიანი ბუნების შექმნის გვირგვინი გახდა მხოლოდ იმ მომენტიდან, როცა უშუალოდ დაიწყო ენერგიის დაუფლება; პირველი მექანიკური ჯოხის ბერკეტის სახით. თუმცა, საკუთარი კუნთებით შორს ვერ წახვალ, თუმცა არქიმედესს სჯეროდა, რომ მთელი სამყარო თავდაყირა შეგეძლო, ბერკეტი რომ ყოფილიყო. თერმული ენერგია, რომელიც ადამიანს პრომეთეს საჩუქრად გადაეცა (ლეგენდის მიხედვით), თავისი შესაძლებლობებით უფრო ნაყოფიერი აღმოჩნდა. მაგრამ ისიც კი ვერ აკმაყოფილებდა მამაკაცის მუდმივად მზარდ მოთხოვნილებებს. მხოლოდ ელექტროენერგია დადასტურდა, რომ შეუძლია გადაიცეს დიდ დისტანციებზე დიდი რაოდენობით და ადვილად და სწრაფად გარდაიქმნას ენერგიის ნებისმიერ სხვა ფორმად.

ელექტროენერგეტიკული ინდუსტრიის დაბადებიდან (მე-19 დასასრული - მე-20 საუკუნის დასაწყისი), სახელმწიფოთა და საზოგადოებების გონივრული ლიდერები მიხვდნენ, რომ ეკონომიკური ზრდის უზრუნველსაყოფად, ელექტროენერგეტიკის ინდუსტრიას უნდა ჰქონდეს პრიორიტეტული განვითარება. ამან საშუალება მისცა ქვეყნებს, რომლებიც დაადგეს ელექტრიფიკაციის გზას, გაეღწიათ გარღვევა ეკონომიკურ, სამეცნიერო, ტექნიკურ, სოციალურ და კულტურულ სფეროებში. თუმცა დროთა განმავლობაში სამრეწველო და ენერგეტიკული წარმოების ზრდა კონფლიქტში მოვიდა ეკოლოგიურ პრობლემებთან. სოციალური და კულტურული თვითშეგნების განვითარებამ ხელი შეუწყო ისეთი სიტუაციის წარმოქმნას, როდესაც საზოგადოებაში დაიწყო წარმოშობა გარკვეული წინააღმდეგობა ინდუსტრიული და ენერგეტიკული განვითარების მიმართ. ამრიგად, იყო გამოხმაურება, რომელიც გავლენას ახდენს ეკონომიკაზე. მოხმარების დონის ზრდა, რაც შესაძლებელი გახდა ენერგიის განვითარებით, დასავლეთში თითქმის პარალელურად მიმდინარეობდა ადამიანის სიცოცხლის ღირებულების გაგების განვითარების პარალელურად. საზოგადოებაში ჩამოყალიბდა იდეა: დაბინძურებულ ბუნებრივ გარემოში მდიდარი ცხოვრება აბსურდია. ბრძოლა სუფთა გარემოსთვის გახდა რეალური ფაქტორი მრავალი ქვეყნის ცხოვრებაში. ამას პრაქტიკული შედეგი მოჰყვა ეკონომიკის, პოლიტიკისა და საერთაშორისო ურთიერთობების სფეროებში. მაგალითად, ენერგო ინტენსიური და ბინძური მრეწველობის გადატანა სხვა ეკონომიკურად განუვითარებელ ქვეყნებში კაპიტალის ექსპორტის გზით.

ენერგეტიკის სექტორში განიხილება საკითხი, შესაძლებელია თუ არა საბაზრო კონკურენცია ელექტროენერგეტიკულ ინდუსტრიაში. საბაზრო კონკურენცია შესაძლებელია მხოლოდ იმავე მიმართულებით მოქმედ დამოუკიდებელ სისტემებს შორის. განმარტებით, სისტემა არის ობიექტების, ფენომენების და ცოდნის ობიექტური ერთიანობა ბუნებისა და საზოგადოების შესახებ, რომლებიც ბუნებრივად არიან დაკავშირებული ერთმანეთთან. მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში ეს არის ელემენტების ერთობლიობა (შეკრებები, შეკრებები, მოწყობილობები და ა.შ.), ცნებები, რომლებიც ქმნიან გარკვეულ მთლიანობას და ექვემდებარება გარკვეულ სახელმძღვანელო პრინციპს. რა შეიძლება ჩაითვალოს სისტემად ენერგეტიკის სექტორში? ელექტროენერგიის წარმოება არ შეიძლება შესანახად ან დაგროვილი. თუ სადმე ელექტროძრავა (მოწყობილობა, ნათურა...) ჩართულია, მაშინ ელექტროსადგურმა ზუსტად ამდენით უნდა გაზარდოს ელექტროენერგიის გამომუშავება. ამიტომ, ენერგეტიკულ სექტორში მწარმოებელი ბუნებრივად არის დაკავშირებული მომხმარებელთან და, ამდენად, აქ სისტემა უნდა ჩაითვალოს ერთიანობად „ელექტროენერგიის მწარმოებელი - მომხმარებელი“. როგორ შეიძლება კონკურსის ორგანიზება ასეთ სისტემურ კავშირში? ეს იქნება ან შეთქმულება ან მოტყუება. კონკურენციის ორგანიზება შესაძლებელია მხოლოდ ცალკეულ სისტემებს შორის, რომლებიც უზრუნველყოფენ რომელიმე მესამე სისტემის სასიცოცხლო აქტივობას. მაგალითად, ელექტროსაინჟინრო სადგურებს შეუძლიათ კონკურენცია გაუწიონ ერთმანეთს ქვაბების, ტურბინების და სხვა აღჭურვილობის შექმნაში; ჩარხების ქარხნები და ა.შ. ერთ სისტემაში ენერგია ნებისმიერი წარმოების მთავარი გენერატორია. ინდივიდუალური მომხმარებელი (პირი) ასევე ხდება ენერგიის მწარმოებელზე დამოკიდებული. მაშასადამე, კერძო ხელებისთვის ენერგიის მიცემა ნიშნავს ქვეყანაზე კონტროლის დაკარგვას. ენერგეტიკა უნდა იყოს სახელმწიფო კონტროლის ქვეშ, როგორც ამას ბევრ ქვეყანაში აკეთებენ. რუსეთში სახელმწიფოს მიერ ენერგეტიკის სექტორზე კონტროლი გარკვეულწილად შესუსტებულია. ელექტროსადგურების უმეტესობამ დიდი ხანია შეიმუშავა თავისი საავტომობილო რესურსები. ამ მხრივ, ჩვენს ენერგიას სჭირდება ახალი იდეები (ახალი გეგმები GOELRO-სთვის), ახალი განვითარება, რაც ხელს უწყობს მის შემდგომ აფრენას, რაც ადამიანებს ახალი მაღალი შემოქმედებითი და ინდუსტრიული წარმატებების დაუფლების იმედს გაუჩენს.

ენერგია არის ის, რაც სიცოცხლეს შესაძლებელს ხდის არა მხოლოდ ჩვენს პლანეტაზე, არამედ სამყაროშიც. თუმცა, ეს შეიძლება იყოს ძალიან განსხვავებული. ასე რომ, სითბო, ხმა, სინათლე, ელექტროენერგია, მიკროტალღები, კალორია სხვადასხვა ტიპის ენერგიაა. ჩვენს ირგვლივ მიმდინარე ყველა პროცესისთვის ეს ნივთიერება აუცილებელია. დედამიწაზე არსებული ენერგიის უმეტესი ნაწილი მზისგან იღებს, მაგრამ არსებობს მისი სხვა წყაროები. მზე მას ჩვენს პლანეტაზე გადასცემს იმდენს, რამდენსაც ერთდროულად გამოიმუშავებს 100 მილიონი ყველაზე ძლიერი ელექტროსადგური.

რა არის ენერგია?

ალბერტ აინშტაინის მიერ წამოყენებული თეორია სწავლობს მატერიასა და ენერგიას შორის ურთიერთობას. ამ დიდმა მეცნიერმა შეძლო დაემტკიცებინა ერთი ნივთიერების მეორეში გადაქცევის უნარი. ამასთან, აღმოჩნდა, რომ სხეულების არსებობის უმნიშვნელოვანესი ფაქტორია ენერგია, ხოლო მატერია მეორეხარისხოვანი.

ენერგია, ზოგადად, არის გარკვეული სამუშაოს შესრულების უნარი. სწორედ ის დგას ძალის კონცეფციის უკან, რომელსაც შეუძლია სხეულის გადაადგილება ან ახალი თვისებების მინიჭება. რას ნიშნავს ტერმინი "ენერგია"? ფიზიკა ფუნდამენტური მეცნიერებაა, რომელსაც მრავალი მეცნიერი მიუძღვნა სხვადასხვა ეპოქიდან და ქვეყნიდან. არისტოტელეც კი იყენებდა სიტყვა „ენერგიას“ ადამიანის საქმიანობის აღსანიშნავად. ბერძნული ენიდან თარგმნილი, "ენერგია" არის "აქტიურობა", "ძალა", "მოქმედება", "ძალა". პირველად ეს სიტყვა გამოჩნდა ბერძენი მეცნიერის ტრაქტატში, სახელწოდებით "ფიზიკა".

ახლა საყოველთაოდ მიღებული გაგებით, ეს ტერმინი გამოიყენა ინგლისელმა ფიზიკოსმა.ეს მნიშვნელოვანი მოვლენა მოხდა ჯერ კიდევ 1807 წელს. XIX საუკუნის 50-იან წლებში. ინგლისელმა მექანიკოსმა უილიამ ტომსონმა პირველმა გამოიყენა ცნება "კინეტიკური ენერგია", ხოლო 1853 წელს შოტლანდიელმა ფიზიკოსმა უილიამ რანკინმა შემოიღო ტერმინი "პოტენციური ენერგია".

დღეს ეს სკალარული რაოდენობა ფიზიკის ყველა დარგშია. ეს არის მატერიის მოძრაობისა და ურთიერთქმედების სხვადასხვა ფორმის ერთი საზომი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს არის ერთი ფორმის მეორეში გადაქცევის საზომი.

საზომი ერთეულები და აღნიშვნები

ენერგიის რაოდენობა იზომება. ამ სპეციალურ ერთეულს, ენერგიის სახეობიდან გამომდინარე, შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული აღნიშვნები, მაგალითად:

• W არის სისტემის მთლიანი ენერგია.
• Q - თერმული.
• U - პოტენციალი.

ენერგიის სახეები

ბუნებაში ბევრი სხვადასხვა სახის ენერგია არსებობს. მთავარია:

• მექანიკური;
• ელექტრომაგნიტური;
• ელექტრო;
• ქიმიური;
• თერმული;
• ბირთვული (ატომური).

არსებობს ენერგიის სხვა სახეობები: მსუბუქი, ხმა, მაგნიტური. ბოლო წლების განმავლობაში, ფიზიკოსების მზარდი რაოდენობა მიდრეკილია ეგრეთ წოდებული "ბნელი" ენერგიის არსებობის ჰიპოთეზისკენ. ამ ნივთიერების თითოეულ ადრე ჩამოთვლილ ტიპს აქვს საკუთარი მახასიათებლები. მაგალითად, ხმის ენერგიის გადაცემა შესაძლებელია ტალღების გამოყენებით. ისინი ხელს უწყობენ ადამიანებისა და ცხოველების ყურში ყურის ბარტყის ვიბრაციას, რომლის წყალობითაც ისმის ხმები. სხვადასხვა ქიმიური რეაქციების დროს გამოიყოფა ყველა ორგანიზმის სიცოცხლისთვის საჭირო ენერგია. ნებისმიერი საწვავი, საკვები, აკუმულატორები, ბატარეები ამ ენერგიის შესანახია.

ჩვენი მნათობი აძლევს დედამიწას ენერგიას ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით. მხოლოდ ამ გზით შეუძლია მას გადალახოს კოსმოსის სივრცეები. თანამედროვე ტექნოლოგიების წყალობით, როგორიცაა მზის პანელები, ჩვენ შეგვიძლია მისი მაქსიმალური ეფექტის გამოყენება. ჭარბი გამოუყენებელი ენერგია გროვდება ენერგიის სპეციალურ საწყობებში. ენერგიის ზემოთ ჩამოთვლილ სახეობებთან ერთად ხშირად გამოიყენება თერმული წყაროები, მდინარეები, ოკეანეები და ბიოსაწვავი.

მექანიკური ენერგია

ამ სახის ენერგიას სწავლობენ ფიზიკის ფილიალში სახელწოდებით "მექანიკა". იგი აღინიშნება ასო E. იგი იზომება ჯოულებით (J). რა არის ეს ენერგია? მექანიკის ფიზიკა სწავლობს სხეულების მოძრაობას და მათ ურთიერთქმედებას ერთმანეთთან ან გარე ველებთან. ამ შემთხვევაში სხეულების მოძრაობით გამოწვეულ ენერგიას კინეტიკური ეწოდება (აღნიშნავს Ek-ით), ხოლო ენერგიას, რომელიც გამოწვეულია გარე ველებით - პოტენციალი (Ep). მოძრაობისა და ურთიერთქმედების ჯამი არის სისტემის მთლიანი მექანიკური ენერგია.

ორივე ტიპის გამოთვლის ზოგადი წესი არსებობს. ენერგიის რაოდენობის დასადგენად საჭიროა გამოვთვალოთ სამუშაო, რომელიც საჭიროა სხეულის ნულოვანი მდგომარეობიდან ამ მდგომარეობაში გადასაყვანად. უფრო მეტიც, რაც მეტი სამუშაო იქნება, მით მეტი ენერგია ექნება სხეულს ამ მდგომარეობაში.

სახეობების გამოყოფა სხვადასხვა მახასიათებლების მიხედვით

ენერგიის გაზიარების რამდენიმე ტიპი არსებობს. სხვადასხვა კრიტერიუმების მიხედვით იყოფა: გარე (კინეტიკური და პოტენციური) და შიდა (მექანიკური, თერმული, ელექტრომაგნიტური, ბირთვული, გრავიტაციული). ელექტრომაგნიტური ენერგია, თავის მხრივ, იყოფა მაგნიტურ და ელექტრულ, ხოლო ბირთვული - სუსტი და ძლიერი ურთიერთქმედების ენერგიად.

კინეტიკური

ნებისმიერი მოძრავი სხეული გამოირჩევა კინეტიკური ენერგიის არსებობით. მას ხშირად უწოდებენ - ტარება. მოძრავი სხეულის ენერგია იკარგება მისი შენელებისას. ამრიგად, რაც უფრო მაღალია სიჩქარე, მით მეტია კინეტიკური ენერგია.

როდესაც მოძრავი სხეული სტაციონარული ობიექტთან შედის კონტაქტში, კინეტიკური ნაწილი გადადის ამ უკანასკნელზე, აყენებს მას მოძრაობაში. კინეტიკური ენერგიის ფორმულა შემდეგია:

• E k \u003d mv 2: 2,
  სადაც m არის სხეულის მასა, v არის სხეულის სიჩქარე.

სიტყვებით, ეს ფორმულა შეიძლება გამოიხატოს შემდეგნაირად: ობიექტის კინეტიკური ენერგია უდრის მისი მასის ნამრავლის ნახევარს და სიჩქარის კვადრატს.

პოტენციალი

ამ ტიპის ენერგიას ფლობენ სხეულები, რომლებიც ნებისმიერ ძალის ველში არიან. ასე რომ, მაგნიტური ხდება მაშინ, როდესაც ობიექტი მაგნიტური ველის გავლენის ქვეშ იმყოფება. დედამიწის ყველა სხეულს აქვს პოტენციური გრავიტაციული ენერგია.

კვლევის ობიექტების თვისებებიდან გამომდინარე, მათ შეიძლება ჰქონდეთ სხვადასხვა ტიპის პოტენციური ენერგია. ასე რომ, ელასტიურ და დრეკად სხეულებს, რომლებსაც შეუძლიათ გაჭიმვა, აქვთ ელასტიურობის ან დაძაბულობის პოტენციური ენერგია. ნებისმიერი დაცემული სხეული, რომელიც ადრე უმოძრაო იყო, კარგავს პოტენციალს და იძენს კინეტიკას. ამ შემთხვევაში, ამ ორი ტიპის ღირებულება ექვივალენტური იქნება. ჩვენი პლანეტის გრავიტაციულ ველში პოტენციური ენერგიის ფორმულას შემდეგი ფორმა ექნება:

• E გვ = mhg,
  სადაც m არის სხეულის წონა; h არის სხეულის მასის ცენტრის სიმაღლე ნულოვანი დონის ზემოთ; g არის თავისუფალი ვარდნის აჩქარება.

სიტყვებით, ეს ფორმულა შეიძლება გამოიხატოს შემდეგნაირად: დედამიწასთან ურთიერთქმედების ობიექტის პოტენციური ენერგია უდრის მისი მასის ნამრავლს, თავისუფალი ვარდნის აჩქარებას და სიმაღლეს, რომელზეც ის მდებარეობს.

ეს სკალარული მნიშვნელობა არის მატერიალური წერტილის (სხეულის) ენერგიის რეზერვის მახასიათებელი, რომელიც მდებარეობს პოტენციურ ძალის ველში და გამოიყენება კინეტიკური ენერგიის მისაღებად ველის ძალების მუშაობის გამო. ზოგჯერ მას კოორდინატულ ფუნქციას უწოდებენ, რაც სისტემის ლანგრანგის ტერმინია (დინამიური სისტემის ლაგრანჟის ფუნქცია). ეს სისტემა აღწერს მათ ურთიერთქმედებას.

სივრცეში მდებარე სხეულების გარკვეული კონფიგურაციისთვის პოტენციური ენერგია უტოლდება ნულს. კონფიგურაციის არჩევანი განისაზღვრება შემდგომი გამოთვლების მოხერხებულობით და ეწოდება "პოტენციური ენერგიის ნორმალიზაცია".

ენერგიის შენარჩუნების კანონი

ფიზიკის ერთ-ერთი ყველაზე ძირითადი პოსტულატი ენერგიის შენარჩუნების კანონია. მისი თქმით, ენერგია არსაიდან ჩნდება და არსად ქრება. ის მუდმივად იცვლება ერთი ფორმიდან მეორეში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, არსებობს მხოლოდ ენერგიის ცვლილება. ასე, მაგალითად, ფანრის ბატარეის ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად, ხოლო მისგან სინათლედ და სითბოში. სხვადასხვა საყოფაცხოვრებო ტექნიკა ელექტრო ენერგიას აქცევს შუქად, სითბოდ ან ხმად. ყველაზე ხშირად, ცვლილების საბოლოო შედეგი არის სითბო და სინათლე. ამის შემდეგ ენერგია მიდის მიმდებარე სივრცეში.

ენერგიის კანონს შეუძლია ახსნას ბევრი მეცნიერი ამტკიცებს, რომ მისი მთლიანი მოცულობა სამყაროში მუდმივად უცვლელი რჩება. ვერავინ შეძლებს ენერგიის ხელახლა შექმნას ან განადგურებას. მისი ერთ-ერთი ტიპის შემუშავებისას, ადამიანები იყენებენ საწვავის ენერგიას, ჩამოვარდნილ წყალს, ატომს. ამავე დროს, მისი ერთი ფორმა იქცევა მეორეში.

1918 წელს მეცნიერებმა შეძლეს დაემტკიცებინათ, რომ ენერგიის შენარჩუნების კანონი არის დროის მთარგმნელობითი სიმეტრიის მათემატიკური შედეგი - კონიუგირებული ენერგიის სიდიდე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ენერგია ინახება იმის გამო, რომ ფიზიკის კანონები არ განსხვავდება სხვადასხვა დროს.

ენერგეტიკული მახასიათებლები

ენერგია არის სხეულის უნარი აკეთოს სამუშაო. დახურულ ფიზიკურ სისტემებში ის შენარჩუნებულია მთელი დროის განმავლობაში (სანამ სისტემა დახურულია) და არის მოძრაობის სამი დანამატიდან ერთ-ერთი, რომელიც ინარჩუნებს მნიშვნელობას მოძრაობის დროს. ესენია: ენერგია, მომენტი „ენერგიის“ ცნების დანერგვა მიზანშეწონილია, როდესაც ფიზიკური სისტემა დროში ერთგვაროვანია.

სხეულების შინაგანი ენერგია

ეს არის მოლეკულური ურთიერთქმედების ენერგიისა და მის შემადგენელი მოლეკულების თერმული მოძრაობების ჯამი. მისი პირდაპირ გაზომვა შეუძლებელია, რადგან ეს არის სისტემის მდგომარეობის ერთმნიშვნელოვანი ფუნქცია. როდესაც სისტემა აღმოჩნდება მოცემულ მდგომარეობაში, მის შინაგან ენერგიას აქვს თავისი თანდაყოლილი ღირებულება, მიუხედავად სისტემის არსებობის ისტორიისა. შიდა ენერგიის ცვლილება ერთი ფიზიკური მდგომარეობიდან მეორეზე გადასვლის პროცესში ყოველთვის უდრის მის მნიშვნელობებს შორის სხვაობას საბოლოო და საწყის მდგომარეობებში.

გაზის შიდა ენერგია

მყარი ნივთიერებების გარდა გაზებს აქვთ ენერგიაც. იგი წარმოადგენს სისტემის ნაწილაკების თერმული (ქაოტური) მოძრაობის კინეტიკურ ენერგიას, რომელიც მოიცავს ატომებს, მოლეკულებს, ელექტრონებს, ბირთვებს. იდეალური აირის შიდა ენერგია (აირის მათემატიკური მოდელი) არის მისი ნაწილაკების კინეტიკური ენერგიების ჯამი. ეს ითვალისწინებს თავისუფლების ხარისხების რაოდენობას, რაც არის დამოუკიდებელი ცვლადების რაოდენობა, რომლებიც განსაზღვრავენ მოლეკულის პოზიციას სივრცეში.

ყოველწლიურად კაცობრიობა მოიხმარს ენერგიის სულ უფრო მეტ რაოდენობას. ყველაზე ხშირად, წიაღისეული ნახშირწყალბადები, როგორიცაა ქვანახშირი, ნავთობი და გაზი, გამოიყენება ენერგიის გამომუშავებისთვის, რომელიც საჭიროა ჩვენი სახლების განათებისა და გასათბობად, მანქანებისა და სხვადასხვა მექანიზმების მუშაობისთვის. ისინი არაგანახლებადი რესურსებია.

სამწუხაროდ, ჩვენს პლანეტაზე ენერგიის მხოლოდ მცირე ნაწილი მოდის განახლებადი რესურსებიდან, როგორიცაა წყალი, ქარი და მზე. დღეისათვის მათი წილი ენერგეტიკულ სექტორში მხოლოდ 5%-ია. მოსახლეობის კიდევ 3% იღებს ატომურ ელექტროსადგურებში წარმოებული ატომური ენერგიის სახით.

მათ აქვთ შემდეგი რეზერვები (ჯოულებში):

• ბირთვული ენერგია - 2 x 10 24;
• გაზისა და ნავთობის ენერგია - 2 x 10 23;
• პლანეტის შიდა სითბო - 5 x 10 20 .

დედამიწის განახლებადი რესურსების წლიური ღირებულება:

• მზის ენერგია - 2 x 10 24;
• ქარი - 6 x 10 21;
• მდინარეები - 6,5 x 10 19;
• ზღვის მოქცევა - 2.5 x 10 23.

მხოლოდ დედამიწის არაგანახლებადი ენერგეტიკული რეზერვებიდან განახლებადზე დროული გადასვლის შემთხვევაში, კაცობრიობას აქვს შანსი ჩვენს პლანეტაზე ხანგრძლივი და ბედნიერი არსებობისთვის. მოწინავე განვითარების განსახორციელებლად, მეცნიერები მთელს მსოფლიოში აგრძელებენ ენერგიის სხვადასხვა თვისებების გულდასმით შესწავლას.

რკალის ფოლადის დნობის ღუმელის დაპროექტებისას, ღუმელის ტრანსფორმატორის სიმძლავრის არჩევა ხდება დნობის პერიოდში ღუმელის ენერგეტიკული ბალანსის საფუძველზე და, ამ ბალანსის შედეგის მიხედვით, საჭირო სიმძლავრის გარდა. ღუმელის ტრანსფორმატორის, დნობის ხანგრძლივობა და სიმძლავრის სპეციფიკური მოხმარება დნობის პერიოდში, ე.ი. ღუმელის ყველაზე მნიშვნელოვანი პარამეტრები, რომლებიც განსაზღვრავენ მის მუშაობას და ტექნიკურ და ეკონომიკურ ეფექტურობას.

ლითონისა და წიდის გასათბობად და დნობისთვის სასარგებლო ენერგიის განსაზღვრა.

დნობის პერიოდის ბოლოს ნარჩენებისა და ღუმელიდან ამოღებული წიდის გამო ფიზიკური დანაკარგების გამო, ღუმელში ჩატვირთული ლითონის ნაწილი იკარგება. განახლებული მონაცემების მიხედვით, Kp-ის ეს დანაკარგები ჯართის მასის 3%-მდეა.

1. თხევადი ლითონის მოცემული რაოდენობის მისაღებად საჭიროა ღუმელში ჯართის გაზრდილი ჩატვირთვა თანაფარდობიდან გამომდინარე:

სადაც Gload არის ღუმელში ჩატვირთული ჯართის მასა;

გზ - თხევადი ლითონის მასა დნობის პერიოდის ბოლოს;

Kp - ლითონის დაკარგვა ღუმელში ჩატვირთული ჯართის მასასთან მიმართებაში,%;

2. ჯართის გასათბობად და დნობისთვის საჭირო ენერგია:

W1 \u003d Gload C1 (tpl - t0) + 0,278 lzh \u003d 87,63 179 (1600-50) + 750 0,278 \u003d 24313152 W h

სადაც C1 არის მასალის საშუალო სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე საწყისი დიაპაზონში

ტემპერატურა დნობის წერტილამდე, ვტ სთ / (კგ 0С)

tmelt - დნობის წერტილი, os;

tper - წინასწარ დაყენებული გადახურების ტემპერატურა, 0С;

ll - თხევადი ლითონის შერწყმის ლატენტური სითბო, კჯ/კგ;

3. მდნარი ლითონის გადახურებისთვის საჭირო ენერგია (Wh):

W2 \u003d Gl C2 tper \u003d 87,63 181 50 \u003d 793051,5 W h

სადაც C2 არის თხევადი მასალის საშუალო სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე დნობის ტემპერატურიდან მითითებულ გადახურების ტემპერატურამდე, Wh / (კგ 0C).

4. წიდის წარმომქმნელი მასალების გასათბობად და დნობისთვის, აგრეთვე გამდნარი წიდის გადახურებისთვის საჭირო ენერგია არის (W h):

W3 \u003d Gsh (Ssh (tper - tpl) + lsh 0,278) \u003d 5,26 (34 (1600-50) + 752 0,278) \u003d 278301,66 W h.

სადაც Gsh - წიდის მასა (კგ) აღებულია ღუმელში ჩატვირთული ჯართის მასასთან მიმართებაში და დამოკიდებულია განხორციელებული ტექნოლოგიის პირობებზე.

Gsh \u003d 87.63 0.06 \u003d 5.26t.

5. დნობის პერიოდის ჯამური ენერგია:

Wpol \u003d W1 + W2 + W3 \u003d 24313152 + 793051.5 + 278301.66 \u003d 25384505.2 W h

სითბოს დანაკარგების განსაზღვრა უგულებელყოფით:

ჩიპბორდის ექსპლუატაციის დროს კედლებისა და სარდაფის ცეცხლგამძლე ქვისა ყოველი სიცხის დროს ცვდება და თხელდება. თუ ვივარაუდებთ, რომ კამპანიის დასასრულისთვის ქვისა შეიძლება დაიწუროს მისი თავდაპირველი სისქის 50%-ით, მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ცეცხლგამძლე ქვისა სისქის 0,75. ეს რეკომენდაცია არ ვრცელდება ქვედა უგულებელყოფაზე.

1. განსაზღვრეთ კედლის ქვედა მონაკვეთის სპეციფიკური სითბოს ნაკადი, რომლის სისქე ტოლია:

0,75 0,46=0,345მ.

2. მაგნეზიტ-ქრომიტის აგურის თბოგამტარობის კოეფიციენტი:

ცეცხლგამძლე საფარის შიდა ზედაპირის ტემპერატურა ითვლება ºC, ატმოსფერული ჰაერის ტემპერატურა ºC. ქვისა გარე ზედაპირის ტემპერატურა დგინდება პირველი მიახლოებით (tср-ის დასადგენად) єС.

3. ამ პირობებში ვადგენთ თბოგამტარობის კოეფიციენტს:

სადაც \u003d 31.35 W / (m2K) - სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი გარსაცმის ზედაპირიდან.

• 4. კედლის ზედა მონაკვეთის სისქე:
• 5. ვადგენთ გარსაცმის ტემპერატურას єС და ვადგენთ თბოგამტარობის კოეფიციენტს:
• 6. კედლების თითოეული მონაკვეთის სავარაუდო გარე ზედაპირი უდრის:

7. მთლიანი სითბოს დაკარგვა ღუმელის კედლებში:

სპეციფიკური დანაკარგების დასადგენად ვიღებთ კერის საფარის შიდა ზედაპირის t1 = 1600ºС ტემპერატურას და პირველ მიახლოებით ვადგენთ გარე საფარის ტემპერატურას, ასევე ცეცხლგამძლე და თბოიზოლაციის ფენების საზღვარს. უგულებელყოფის

• 8. სითბოს დანაკარგები დეპრესიის საფარის მეშვეობით:
• 9. მთლიანი სითბოს დაკარგვა:
• 10. სითბოს დანაკარგები სახურავის მოპირკეთებით:

t1=tpl=1600"C; t2=20"C

11. მთლიანი სითბოს დაკარგვა უგულებელყოფით:

Qph \u003d Qst + Qsv + Qpad \u003d 189082 + 227957.23 + 961652.7 \u003d 1378691.93 W \u003d 1378.69 კვტ

12. სითბოს დაკარგვა გამოსხივებით Qred (კვტ) ღუმელის სამუშაო ფანჯრის გავლით განისაზღვრება განტოლებით:

ქიზლ = ქიზლ ქ ფიზლ

სადაც qred არის სითბოს სპეციფიკური დანაკარგი რადიაციის მიერ ტემპერატურული ზედაპირიდან 200 ტემპერატურის მქონე გარემომდე.

qmeas = 572 ვტ/მ2

გ - ფანჯრის გახსნის დიფრაქციის კოეფიციენტი

Fizl - სამუშაო ფანჯრის კარის სითბოს მიმღები ზედაპირი, მ2.

Fout= b h=1.374 1.031=1.417m2

Qred \u003d 572 1.417 1 \u003d 810.524 W \u003d 0.811 კვტ.

13. დნობის შეფერხების Qpr-ის თერმული დანაკარგები შეიძლება განისაზღვროს შემდეგნაირად:

Qpr \u003d (Qf + Qmeas + 0,5 Qg) Kn.p. \u003d (1378,69 + 0,811 + 0,5 3298) 1,1 \u003d 3331,35 კვტ

სადაც Qf - დანაკარგები საფარის მეშვეობით დნობის პერიოდში, კვტ;

Qred - რადიაციული დანაკარგები სამუშაო ფანჯარაში დნობის პერიოდში, კვტ;

Qg - ღუმელის დანაკარგები გაზებით დნობის პერიოდში, კვტ = 3298 კვტ.

კნ.პ. - გაუთვალისწინებელი დანაკარგების კოეფიციენტი, რომელიც ჩვეულებრივ აღებულია 1.1 - 1.2 ფარგლებში

დოქტორი A.V. მარტინოვი, ასოცირებული პროფესორი, PTS დეპარტამენტი, MPEI (TU).

ნებისმიერი ინსტალაცია განკუთვნილია ნებისმიერი პროდუქტის წარმოებისთვის სიტყვის ფართო გაგებით (მომხმარებლიდან ენერგიამდე). ეს პროდუქტი არის მიღებული ეფექტი (PE), რომლისთვისაც შეიქმნა ეს ინსტალაცია. პროდუქტი არის მიზანი, რომლის მიღწევასაც ენერგია სჭირდება. ამ მიზნის მიღწევის ეფექტურობა განისაზღვრება ამ მიზნის კოეფიციენტით (K c). ამრიგად, IES-ისთვის ასეთი პროდუქტია ელექტროენერგია, CHP-სთვის, ელექტროენერგიის გარდა, ის ასევე არის სითბო.

ნებისმიერი გათბობის დანადგარებისთვის: ქვაბები, ღუმელები, ელექტრო გამათბობლები, სასარგებლო ეფექტი (PE) არის სითბო. სამაცივრო ქარხნებისთვის PE ცივია, ჟანგბადის მცენარეებისთვის ეს არის ჟანგბადი, აზოტიანი მცენარეებისთვის ეს არის აზოტი და ა.შ.

ნებისმიერი დანადგარის ენერგოეფექტურობის დასადგენად, მიღებული PE-ს გარდა, აუცილებელია გავითვალისწინოთ ენერგეტიკული ხარჯები (EE), რომელიც მიეწოდება ინსტალაციას მისი მუშაობის უზრუნველსაყოფად.

ნებისმიერი ინსტალაციის ეფექტურობის დასადგენად, ხშირად გამოიყენება სამიზნე კოეფიციენტები (K c), PE და GE გათვალისწინებით:

სხვადასხვა ინსტალაციისთვის, ამ კოეფიციენტს K c აქვს სხვადასხვა სახელები (ცხრილი 1):

1. ასე რომ, სამაცივრო ერთეულებისთვის, რომლებიც აწარმოებენ სიცივეს: ეს არის შესრულების კოეფიციენტი:

ა) ორთქლის კომპრესორის დამონტაჟებისთვის:

ბ) შთამნთქმელი მცენარეებისთვის: ;

2. სითბოს ტუმბოებისთვის: კონვერტაციის ან ტრანსფორმაციის კოეფიციენტი: ;

3. ელექტროენერგიის მწარმოებელი ელექტროსადგურებისთვის - ეფექტურობის კოეფიციენტი: ;

4. ნებისმიერი სითბოს წარმომქმნელი დანადგარებისთვის - თერმული კოეფიციენტი: (საწვავის წვისთვის ).

თუმცა, მიზნობრივი კოეფიციენტებით, პრობლემები იწყება იმის გამო, რომ მათ აქვთ განსხვავებული მნიშვნელობები და შეიძლება განსხვავდებოდეს:

0 ≤ K c ≤ ∞

ანუ სამიზნე კოეფიციენტი შეიძლება იყოს 1-ზე მეტი.

ვნახოთ, რა მოუვა სამიზნე კოეფიციენტს ელექტროსადგურისთვის (K p), რომელიც მუშაობს კარნოს ციკლის მიხედვით (ნახ. 1):

ბრინჯი. 1 იდეალური კარნოს ციკლი.

აქედან ირკვევა, რომ.

ამრიგად, ეფექტურობის კოეფიციენტი გვიჩვენებს, თუ რამდენი სამუშაო (L) შეიძლება მივიღოთ სითბოს მოცემული რაოდენობით (Q) T ტემპერატურაზე, როდესაც ის გადადის ატმოსფერულ დონეზე T os. ეფექტურობის კოეფიციენტს განსხვავებული აღნიშვნა აქვს: ω; თ .

ავიღოთ ნებისმიერი მნიშვნელობა T-სთვის. მაგალითად, T = 220 ºС. შემდეგ:

სხვა სამიზნე კოეფიციენტები

მაგალითად, შესრულების კოეფიციენტმა (ε) შეიძლება მიაღწიოს 100% -ზე მეტ მნიშვნელობებს (შეიძლება იყოს: 150; 200; 250; ა.შ.%).

სითბოს ტუმბოებისთვის სითბოს ტრანსფორმაციის კოეფიციენტმა (μ) შეიძლება მიაღწიოს 300-მდე; 400; 500% ან მეტი.

აქედან ირკვევა, რომ ყველა ზემოაღნიშნული სამიზნე კოეფიციენტი, მართალია, გარკვეულწილად ასახავს ენერგოეფექტურობას, მაგრამ არ არის ეფექტურობა, რადგან. შეუძლია მიიღოს 100%-ზე მეტი მნიშვნელობები.

შესაბამისად, ყველა სამიზნე კოეფიციენტი არ ასახავს ელექტროსადგურების და სისტემების რეალურ ეფექტურობას და არ წარმოადგენს ეფექტურობის ფაქტორებს (COP). ეს იმიტომ ხდება, რომ ისინი მოიცავს ენერგიის სხვადასხვა ტიპს, როგორიცაა სამუშაო (L), ელექტროენერგია (N), სითბო (Q) და ა.

მაგრამ აშკარაა, რომ ყველა სახის ენერგიას აქვს განსხვავებული ბუნება და მიეკუთვნება სხვადასხვა ჯგუფს, როგორიცაა:

I. ენერგიის მოწესრიგებული ფორმა (L და N)

II. ენერგიის დარღვეული ფორმა (Q და J).

ამიტომ სხვადასხვა ჯგუფის ენერგიით შეუძლებელია სხვადასხვა მოქმედების შესრულება (არითმეტიკული, ალგებრული და ა.შ.). (მაგალითად: შეუძლებელია, როგორც ამას ხშირად აკეთებენ, სითბოს დაყოფა სამუშაოდ ან პირიქით: ან).

აქედან, ყველა ზემოაღნიშნული სამიზნე კოეფიციენტი იძლევა, როგორც უკვე აღინიშნა, 100%-ზე მეტ მნიშვნელობას.

მხოლოდ ეფექტურობა (ეფექტურობის ფაქტორი) ობიექტურად და სწორად ასახავს კონკრეტული ინსტალაციის, აპარატის, სისტემის ეფექტურობას. ეფექტურობის მნიშვნელობა ყოველთვის არის (0 ≤ η ≤ 1) ფარგლებში, ე.ი. არ აღემატება 100%.

იდეალური ინსტალაციისთვის - η = 1 (ანუ მისი ეფექტურობა არის 100%). რეალური ინსტალაციებისთვის η< 1 (т.е. меньше 100 %). И, естественно, чем ближе η реальных установок к 1, тем больше их эффективность. Малоэффективные установки имеют низкие значения КПД.

ეფექტურობა იძლევა ენერგოეფექტურობის სწორ შეფასებას, რადგან. ეფუძნება ყველა სახის ენერგიის გამოყენებას, რომელიც შემცირებულია ერთ ფორმაში, ენერგიის ეფექტურობის გათვალისწინებით (ეგრგია):

სადაც: E - ნებისმიერი ენერგიის რაოდენობა;

τ - ეფექტურობის კოეფიციენტი, გვიჩვენებს რამდენ სამუშაოს (L) შეუძლია წარმოქმნას ენერგიის მოცემული რაოდენობა (E):

I ჯგუფის ენერგიებისთვის (მოწესრიგებული ენერგია), ეფექტურობის კოეფიციენტია τ = 1.

ანალოგიურად ელექტროენერგიისთვის (N): τ N = 1.

II ჯგუფის ენერგიებისთვის (მოწესრიგებული ენერგია), τ ≠ 1. ასე რომ, სითბოსთვის (Q), ეფექტურობის ფაქტორი დამოკიდებულია სითბოს მოცემული რაოდენობის ტემპერატურულ დონეზე (T): (ნახ. 2).

ბრინჯი. 2. გაზომვის ლიმიტები τ q T-დან

I. ქვაბი

თერმული კოეფიციენტი

II. ფოსტა სადგურები (კარნოს ციკლი)

სამუშაო კოეფიციენტი

(ფუნქციონირება)

III. სამაცივრო ქარხანა

გაგრილების კოეფიციენტი

IV. სითბოს ტუმბო

ტრანსფორმაციის თანაფარდობა

V. სითბოს გადამცვლელი

სითბოს გადამცვლელის კოეფიციენტი

სითბოს ექსერგია (შესრულება):

.

T \u003d T os-ზე; τ q = 0. ეს ვარაუდობს, რომ სითბოს ნებისმიერ რაოდენობას (Q) T os-ზე არ გააჩნია ფუნქციონირება (E), ე.ი. არ შეუძლია სამუშაოს შესრულება, (E q = 0).

ნებისმიერი თბოელექტროსადგურისთვის (აპარატისთვის), სადაც სითბო იწარმოება ან მოიხმარება (Q) T > Toc-ზე, სითბოს ეფექტურობის კოეფიციენტი (τ q) არის 0-დან 1-მდე, ე.ი. რეალური ინსტალაციისთვის 0< τ q < 1. Поэтому, работоспособность (эксергия) любого количества тепла (Е = Q∙ τ q) всегда меньше данного количества тепла: E < Q.

სხვადასხვა სახის ენერგიის ექსერგია (შესრულება):

1) სამუშაო ექსერგია: E L = L∙τ L = L∙1 = L

(სამუშაოს ექსერგია = სამუშაოს მოცულობა)

2) ელექტროენერგიის ექსერგია: E N = N∙τ N = N∙1 = N

(ელექტროენერგია = სიმძლავრეები)

3) სითბოს ექსერგია:

(სითბოს ექსერგია დამოკიდებულია მის ტემპერატურაზე და პირდაპირპროპორციულია ეფექტურობის კოეფიციენტის τ q (ნახ. 2).

მაშასადამე, მოქმედების (D) ამსახველი ეფექტურობა, რომელიც წარმოადგენს სამუშაოს ანალოგს (L), უნდა შეიცავდეს როგორც მრიცხველში, ასევე მნიშვნელში ენერგოეფექტურობასთან დაკავშირებულ სიდიდეებს, ე.ი. ექსერგია:

შესაბამისად, მხოლოდ ენერგოეფექტურობა ობიექტურად ასახავს ნებისმიერი მოწყობილობის, დანადგარის ან სისტემის ენერგოეფექტურობას. მისი მნიშვნელობები ყოველთვის არის 0 ≤ η ≤ 1 ფარგლებში.

აქედან გამომდინარეობს კარნოს ციკლის ეფექტურობა, ე.ი. იდეალური ციკლი იქნება 1-ის ტოლი (η = 1):

.

ცხადია, η სხვა დანადგარებისთვის ასევე იქნება 0 ≤ η ≤ 1-ის ფარგლებში, რაც არის კრიტერიუმი ნებისმიერი ინსტალაციისა და სისტემის ენერგოეფექტურობის სწორად შესაფასებლად:

სითბოს საინჟინრო ინსტალაციისთვის (ქვაბი) (ცხრილი 1);

სადაც ; ;

T არის მიღებული სითბოს ტემპერატურა;

T T არის საწვავის წვის ტემპერატურა.

სამაცივრო განყოფილებისთვის:

; სადაც

სითბოს ტუმბოსთვის:

; სადაც

მზის გამათბობელისთვის:

; სადაც

თბოელექტროსადგურისთვის (TPP):

,

სადაც N e არის ელექტროსადგურის სიმძლავრე;

Q - სითბოს გამომუშავება;

Q T - თბოსადგურზე მიწოდებული სითბო (საწვავი, გეო და ა.შ.);

ცირკულაციის ტუმბოების სიმძლავრე.

ეგზერგიის მეთოდის გამოყენებით შესაძლებელია ფასების პოლიტიკის შეცვლა, რათა დადგინდეს CHP-დან მიწოდებული სითბოს ღირებულება. ახლა CHPP გამოყოფს სითბოს მისი ხარისხის გათვალისწინების გარეშე, რაც დამოკიდებულია გამოთავისუფლებული სითბოს ტემპერატურაზე. მაგალითად, თუ Gcal-ის ფასი არის C = 600 რუბლი/გკალ, მაშინ როდესაც ტემპერატურა იცვლება, ტემპერატურული გრაფიკის შესაბამისად 150 - 70 და მცირდება გარე ჰაერის მატებასთან ერთად, სითბოს ტემპერატურა, რომელიც მიეწოდება CHPP მცირდება, ე.ი. სითბოს აღარ მიეწოდება 150 ºС, არამედ დაბალი t, ე.ი. 140; 130; 110; 100 და ა.შ.

შესაბამისად, ამ სითბოს ექსერგია მცირდება τ q ეფექტურობის ფაქტორის შემცირების შესაბამისად (ცხრილი 2).

ამიტომ, გამოთავისუფლებული სითბოს თითო გკალ ფასი არ უნდა დარჩეს მუდმივი, არამედ უნდა შემცირდეს გამოთავისუფლებული სითბოს ტემპერატურის შემცირებით τ q ცვლილებების შესაბამისად (ნახ. 3).

ბრინჯი. 3 სითბოს ღირებულების შეცვლა მიწოდებული სითბოს ტემპერატურის დონის მიხედვით.

დასკვნები

1) ენერგოეფექტურობის დასადგენად გამოიყენება:

ა) სამიზნე კოეფიციენტები, რომლებსაც შეუძლიათ მიიღონ 1-ზე მეტი მნიშვნელობა;

ბ) ეფექტურობის ფაქტორების ეფექტურობა, რომელიც არ შეიძლება იყოს 1-ზე მეტი;

2) ეფექტურობა განისაზღვრება ექსერგიის მეთოდის საფუძველზე დანაკარგების გათვალისწინებით;

3) ანალიზის ეგზერგიის მეთოდის საფუძველზე აუცილებელია მიწოდებული სითბოს საფასო პოლიტიკის განსაზღვრა, ელ. ენერგია და ენერგიის სხვა ფორმები.

ლიტერატურა

1. სოკოლოვი ე.ია., ბროდიანსკი ვ.მ., „სითბო ტრანსფორმაციისა და გაგრილების პროცესების ენერგეტიკული საფუძვლები“, მ., ენერგოიზდატი, 1981 წ.

2. ბროდიანსკი ვ.მ., „თერმოდინამიკური ანალიზის ექსერგეტიკური მეთოდი“, მ., ენერგია, 1973 წ.

ენერგეტიკული კომპლექსის ნაწილი, რომელიც ამარაგებს ეროვნულ ეკონომიკას გარდაქმნილი ენერგიის მატარებლებით, მოიცავს ელექტროენერგიას და სითბოს. მათი საზოგადოებრივი მისია, როგორც ძირითადი ინფრასტრუქტურის ინდუსტრიები (საწვავის მრეწველობასთან ერთად) არის უზრუნველყოფა ქვეყნის ენერგეტიკული უსაფრთხოება - ეროვნული უსაფრთხოების ყველაზე მნიშვნელოვანი ელემენტი. ენერგია ხომ მთლიანად თანამედროვე საზოგადოების წარმოებისა და ფორმირების ერთ-ერთი მთავარი ფაქტორია.

ენერგია- ეკონომიკის სფერო, რომელიც მოიცავს ენერგორესურსებს; სხვადასხვა სახის ენერგიის გამომუშავება, ტრანსფორმაცია და გამოყენება.

თბოენერგეტიკა- სითბოს ინჟინერიის ფილიალი, რომელიც ეხება თერმული ენერგიის გარდაქმნას სხვა სახის ენერგიად (მექანიკური, ელექტრო).

ენერგეტიკის ინდუსტრიაარის წამყვანი რგოლი ქვეყნის ენერგეტიკულ სექტორში.განიხილება როგორც საწარმოო და ტექნოლოგიური კომპლექსი, მოიცავს ინსტალაციებს ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის, ელექტრო და თბოენერგიის ერთობლივი (კომბინირებული) წარმოებისთვის, ასევე ელექტროენერგიის გადაცემის სამომხმარებლო აბონენტების დანადგარებზე.

Ელექტროობა - ყველაზე პროგრესული და უნიკალური ენერგიის წყარო. მისი თვისებები ისეთია, რომ შეიძლება გარდაიქმნას თითქმის ნებისმიერი სახის საბოლოო ენერგიად, ხოლო საწვავი, რომელიც უშუალოდ გამოიყენება სამომხმარებლო დანადგარებში, ორთქლსა და ცხელ წყალში - მხოლოდ მექანიკურ ენერგიად და სხვადასხვა პოტენციალის სითბოში.

ელექტრო სადგური- სამრეწველო საწარმო, რომელიც გამოიმუშავებს ელექტროენერგიას და უზრუნველყოფს მის გადაცემას მომხმარებლებისთვის ელექტრო ქსელის მეშვეობით.

სითბოს მიწოდება- მომხმარებელთა უზრუნველყოფა თერმული ენერგიით.

სითბოს მომხმარებელი მცენარე- მოწყობილობების ნაკრები, რომელიც იყენებს თბოენერგიას გათბობისთვის, ვენტილაციისთვის, ცხელი წყლით მომარაგებისთვის, კონდიცირებისა და ტექნოლოგიური საჭიროებისთვის.

სითბოს წყარო (თერმული ენერგია)- ელექტროსადგური, რომელიც აწარმოებს სითბოს (თერმული ენერგია)

საზოგადოებრივი ფუნქციები და ენერგიის სტრუქტურა.

ელექტროენერგეტიკული ინდუსტრია მოწოდებულია შეასრულოს შემდეგი მნიშვნელოვანი საჯარო ფუნქციები:

მომხმარებლებისთვის საიმედო და უწყვეტი ელექტრომომარაგება ენერგიის ხარისხის პარამეტრების არსებული სახელმწიფო სტანდარტების შესაბამისად.

ეროვნული ეკონომიკის შემდგომი ელექტრიფიკაციის უზრუნველყოფა, როგორც ელექტროენერგიის გამოყენების გაფართოების პროცესი საბოლოო ენერგიის სხვადასხვა ფორმის მისაღებად (მექანიკური, თერმული, ქიმიური და ა.შ.) და სხვა ენერგორამატარებლების ელექტროენერგიით ჩანაცვლება.

ურბანული გათბობის განვითარება: მაღალეფექტური უბნის გათბობის პროცესი, რომელიც დაფუძნებულია ელექტრო და თერმული ენერგიის კომბინირებულ გამომუშავებაზე.

განახლებადი ენერგიის წყაროების, უხარისხო მყარი საწვავის, ბირთვული ენერგიის ქვეყნის საწვავ-ენერგეტიკულ ბალანსში (ელექტროენერგიის წარმოების გზით) ჩართვა. ამ შემთხვევაში, ელექტროენერგეტიკული ინდუსტრია ამცირებს მწირი და მაღალი ხარისხის საწვავის, პირველ რიგში, ბუნებრივი აირის გამოყენებას, რომელიც უფრო ეფექტურად გამოიყენება ეროვნული ეკონომიკის სხვა სექტორებში.

ელექტროენერგია იწარმოება სხვადასხვა ტიპის ელექტროსადგურებში: თერმული (TPP), ჰიდრავლიკური (HPP), ბირთვული (NPP), ასევე დანადგარებში, რომლებიც იყენებენ ე.წ. არატრადიციული განახლებადი ენერგიის წყაროებს (NRES). ელექტროსადგურების ძირითადი ტიპია თერმული, რომლებიც იყენებენ ორგანულ საწვავს ნახშირს, გაზს, მაზუთს. არაგანახლებადი ენერგიის წყაროებს შორის მსოფლიოში ყველაზე ფართოდ გამოიყენება მზის, ქარის, გეოთერმული ელექტროსადგურები, ბიომასაზე მომუშავე დანადგარები და მუნიციპალური მყარი ნარჩენები.

თბოელექტროსადგურები აღჭურვილია სხვადასხვა სიმძლავრისა და ორთქლის პარამეტრების ორთქლის ტურბინის ენერგეტიკული აგრეგატებით, აგრეთვე გაზის ტურბინის (GTU) და კომბინირებული ციკლის (CCGT) დანადგარებით. ამ უკანასკნელს ასევე შეუძლია იმუშაოს მყარ საწვავზე (მაგალითად, შიდა ციკლური გაზიფიკაციით).

რუსეთში ელექტროენერგეტიკული ინდუსტრიის საწარმოო პოტენციალის საფუძველს წარმოადგენს საზოგადოებრივი ელექტროსადგურები; ისინი წარმოადგენენ წარმოების სიმძლავრის 90%-ზე მეტს. დანარჩენი არის უწყებრივი ელექტროსადგურები და დეცენტრალიზებული ენერგიის წყაროები.

საზოგადოებრივი ელექტროსადგურების ენერგეტიკულ სტრუქტურაში ლიდერობენ ორთქლის ტურბინიანი თბოსადგურები (ნახ. 1).

ნახ 1. ელექტროენერგეტიკის წარმოების სიმძლავრეების სტრუქტურა

თბოელექტროსადგურები მოიცავს კონდენსატორულ ელექტროსადგურებს (CPP), რომლებიც გამოიმუშავებენ მხოლოდ ელექტროენერგიას და კომბინირებულ სითბოს და ელექტროსადგურებს (CHP), რომლებიც უზრუნველყოფენ ელექტროენერგიის და სითბოს კომბინირებულ გამომუშავებას. ბუნებრივი აირი გადამწყვეტ როლს ასრულებს თბოსადგურების საწვავის ბალანსში. მისი წილი დაახლოებით 65%-ია და ქვანახშირის წილს 2-ჯერ აღემატება. ნავთობის საწვავის მონაწილეობა უმნიშვნელოა (5%-ზე ნაკლები).