사건 

전력 및 전기화에 대한 용어 및 정의. 에너지와 에너지의 일반 개념

첫 번째 정의: “에너지는 국가의 연료 및 에너지 복합체입니다. 다양한 유형의 에너지 및 에너지 자원의 수령, 전송, 변환 및 사용을 다룹니다."

두 번째 정의: "에너지는 에너지 자원, 발전, 변환, 전송, 보존(경제 포함) 및 다양한 유형의 에너지 사용을 포괄하는 경제 영역입니다. 에너지는 자연 관리의 한 형태입니다. 미래에 기술적으로 가능한 에너지 양은 실제로 무제한입니다. 그러나 전력 공학은 생물권의 열역학적(열) 한계에 상당한 제한이 있습니다. 이러한 제한의 차원은 분명히 지구 표면에서 발생하는 다른 에너지 과정과 함께 생물권의 살아있는 유기체에 의해 동화되는 에너지의 양에 가깝습니다. 생물권에 대한 영향). 지정된 …
한도가 가까움 140 ¸ 150 10 12 여(광합성 과정 - 104 10 12 여, 지열에너지 - 32 10 12 여), 그러나 냉각 인위적 영향은 150 10 12로 추정되는 것을 고려해야 합니다. 여, 100 ¸ 150 10 12에 접근하는 동일한 활동의 ​​온난화 효과를 빼는 것이 필요합니다. 여».

또 다른 개념: “전기는 많은 양의 전기 에너지를 얻고 이 에너지를 원거리로 전송하여 소비자에게 분배하는 문제를 다루는 전기 공학의 한 분야입니다. 전력 산업의 발전은 고압 전력선으로 전력 시스템에 연결된 대형 발전소(화력, 수력, 원자력)를 건설하는 경로를 따라 진행되고 있으며 생산, 변환 및 장비의 기술 및 경제적 지표를 개선합니다. 에너지 전달."

사실 에너지는 20세기에 시작되어 인간 활동의 생명 유지 분야가 되었습니다. 에너지 생산의 발전은 소비와 밀접하게 관련되어 단일 "생산자-소비자" 시스템을 형성합니다. 에너지 생산은 창고에서 작동할 수 없습니다. 그것은 그것의 필요와 함께 성장하고, 에너지의 부족은 문명의 더 발전을 방해할 수 있습니다. 21세기 초 현재, 에너지는 전 세계 전력 소비량의 약 80%만 공급합니다. 특정 지역의 적자는 사회의 추가 발전, 개별 국적 및 국가의 발전을 방해합니다. 세계 지역의 에너지 자원 부족은 사회의 물질적 복지뿐만 아니라 정치적 분위기에도 영향을 미쳐 소위 체계적인 위기의 다양한 변형을 만들고 자연 보호 구역의 소유 및 통제에 대한 무력 충돌을 유발합니다 에너지원(천연 가스, 석유 등).

에너지와 전기의 존재와 발전 없이 과학기술의 진보는 불가능하다. 노동 생산성을 높이려면 생산 공정의 기계화 및 자동화가 매우 중요합니다. 인간의 노동을 기계로 대체. 그러나 기계화 및 자동화의 기술적 수단의 압도적 다수는 전기 기반입니다. 전기 에너지는 특히 다양한 메커니즘의 전기 모터를 구동하는 데 널리 사용됩니다.

"에너지"의 개념은 "에너지"라는 키워드와 밀접한 관련이 있습니다. "에너지는 물리학에서 고려되는 다양한 형태의 물질 운동에 대한 일반적인 측정입니다. 질적으로 다른 형태의 운동과 해당 상호 작용을 정량적으로 특성화하기 위해 기계적, 내부, 중력, 전자기, 핵 등 다양한 유형의 에너지가 도입됩니다. 닫힌 시스템에서는 에너지 보존 법칙이 충족됩니다. 상대성 이론에서는 물체의 총 에너지와 질량 사이에 보편적인 연결이 설정되어 있습니다. ~와 함께- 진공에서 빛의 속도 ".

대부분의 경우 사람은 전기 및 열의 두 가지 유형의 에너지를 사용합니다. 이러한 유형의 에너지는 인류에게 필요하며, 이에 대한 수요는 매년 증가하고 있습니다. 동시에 전통적인 천연 연료(석유, 석탄, 가스 및 원자력)의 매장량은 유한합니다. 따라서 오늘날에는 저렴한 연료의 관점에서뿐만 아니라 발전소의 존재 및 내구성에 필요한 설계, 작동의 단순성, 재료의 신뢰성의 관점에서도 수익성있는 에너지 원을 찾는 것이 중요합니다.

위의 모든 사항을 고려하면 열과 전기의 생산과 소비는 다음과 같이 개략적으로 나타낼 수 있습니다(그림 1.1). 잠재적 에너지 생성 1의 일부 소스가 있습니다(예: 화력 발전소의 보일러, 원자력 발전소의 원자로, 수력 발전소의 댐). 잠재적 에너지 생성은 연료 연소 중 화학 반응으로 인해 발생합니다. 우라늄 원자의 핵분열 또는 자연에서 물의 자연 순환의 핵 반응. 위치에너지는 증기나 수력터빈의 회전자의 회전에 따른 기계적 에너지로 변환된다. 2. 역학적 에너지는 발전기에서 전기에너지로 변환된다. 그러면 전기에너지는 장거리 전송에 편리한 형태로 변환된다. 변전소 4에서. 이러한 모든 변환은 발전소 5라고 하는 단일 복합 단지에서 발생합니다. 전기 전송 라인 6(유명한 "송전 라인-500은 단순한 라인이 아닙니다"를 기억하십시오)을 통해 에너지를 멀리까지 전송할 수 있습니다. 소비 장소까지 수백 킬로미터로 측정됩니다. 변전소 7도 여기에 설치되어 전기 에너지를 소비에 편리한 형태로 변환하고 소비자 8에게 전달합니다. 예를 들어, 가정용 소비자의 경우 매개변수 220이 있는 입력에 전류가 있어야 합니다. V그리고 50 Hz... 일반적으로 열 에너지는 화력 발전소(5)에서 생성되고 보일러 플랜트(9)를 통해 펌프(11)에 의해 난방 네트워크(10)를 통해 소비자(8)에게 보내집니다.

소비 될 때 가장 편리하고 다용도로 판명 된 것은 인간을위한 이러한 종류의 열과 전기 생산입니다. 물론 좀 더 개인적이고 편리한 에너지원을 갖고 싶지만 아쉽게도 없습니다. 그리고 주머니에 작은 에너지원이 있어 항상 "내 곁에" 있고 난방, 조명, 요리 또는 시청 및 시청을 위해 필요에 따라 켜고 끌 수 있다면 얼마나 좋을까? TV, 수신기 등을 듣습니다. 동시에 거대한 비효율적 인 발전소의 존재, 연료 추출, 강을 막고 비옥 한 땅을 범람시키는 댐 건설에 대해 잊을 수 있습니다. 그러나 현재로서는 이것들이 꿈에 불과합니다.

쌀. 1.1. 열과 전기의 생산 및 소비 계획

1 - 잠재적 에너지 발생기; 2 - 터빈; 3 - 발전기; 4 - 전기 변압기; 5 - 발전소; 6 - 장거리 전송 라인; 7 - 네트워크 변전소; 8 - 소비자; 9 - 보일러 실 - 난방 네트워크의 보일러 실; 10 - 난방 네트워크; 11 - 네트워크 펌프.

에너지 공급 문제는 행성의 모든 주민, 심지어 그것에 대해 전혀 모르는 사람들의 이익에 직간접적으로 영향을 미칩니다. 인간은 에너지를 직접 마스터하기 시작한 순간부터 자연 창조의 면류관이되었습니다. 첫째, 스틱 레버 형태의 기계식. 그러나 아르키메데스는 지렛대가 있으면 온 세상을 뒤집을 수 있다고 믿었지만 자신의 근육으로는 멀리 가지 않을 것입니다. 사람이 Prometheus의 선물로받은 열 에너지 (전설에 따르면)는 그 능력이 더 비옥 한 것으로 판명되었습니다. 그러나 그녀는 끊임없이 증가하는 사람의 요구를 충족시킬 수 없었습니다. 전기만이 장거리에 걸쳐 대량으로 전송될 수 있고 쉽고 빠르게 다른 유형의 에너지로 변환할 수 있음이 입증되었습니다.

전력 산업이 시작된 이래(19세기 후반 - 20세기 초반) 국가와 사회의 건전한 지도자들은 경제 성장을 보장하기 위해 전력 산업이 발전해야 한다는 것을 이해했습니다. 이를 통해 전기화의 길에 들어선 국가들은 경제, 과학, 기술, 사회 및 문화 분야에서 돌파구를 마련할 수 있었습니다. 그러나 시간이 지남에 따라 산업 및 에너지 생산의 성장은 환경 문제와 충돌하게 되었습니다. 사회 문화적 자기 인식의 발전은 산업 및 에너지 개발에 대한 저항이 사회에서 발생하기 시작한 상황의 출현에 기여했습니다. 따라서 경제에 영향을 미치는 피드백 루프가 있었습니다. 에너지의 발달로 가능해진 소비 수준의 증가는 인간 생명의 가치에 대한 이해의 발전과 거의 동시에 서구에서 진행되었습니다. 사회에서 하나의 아이디어가 형성되었습니다. 오염된 자연 환경에서 풍요로운 삶을 사는 것은 어리석은 일입니다. 환경의 청결을 위한 투쟁은 많은 국가의 삶에서 실질적인 요소가 되었습니다. 이것의 실질적인 결과는 경제, 정치 및 국제 관계의 영역에서 나타났습니다. 예를 들어, 에너지 집약적이고 더러운 산업을 자본 수출을 통해 경제적으로 저개발된 다른 국가로 이전하는 것입니다.

전력 산업에서 문제가 논의되고 있습니다. 전력 산업에서 가능한 시장 경쟁입니다. 시장 경쟁은 같은 방향으로 작동하는 독립적인 시스템 사이에서만 가능합니다. 정의에 따르면 시스템은 자연적으로 관련된 대상, 현상 및 자연과 사회에 대한 지식의 객관적인 통일체입니다. 과학 및 기술에서 이것은 일련의 요소(단위, 어셈블리, 장치 등), 특정 무결성을 형성하고 특정 지침 원칙에 종속되는 개념입니다. 에너지 부문에서 시스템으로 간주할 수 있는 것은 무엇입니까? 전기는 창고로 생산하거나 축적할 수 없습니다. 전기 모터가 어딘가에서 켜지면 (장치, 전구 ...) 발전소에서 전기 생산은 정확히 같은 양만큼 증가해야합니다. 따라서 에너지 부문에서 생산자는 자연스럽게 소비자와 연결되므로 여기의 시스템은 "생산자 - 전기 소비자"라는 단일성을 고려해야합니다. 어떻게 경쟁이 그러한 체계적인 연결로 조직될 수 있습니까? 그것은 공모 또는 속임수일 것입니다. 경쟁은 제3의 시스템의 수명을 지원하는 개별 시스템 사이에서만 조직될 수 있습니다. 예를 들어, 발전소는 보일러, 터빈 및 기타 장비를 만드는 데 있어 서로 경쟁할 수 있습니다. 공작 기계 공장 등. 단일 시스템에서 전력 엔지니어링은 모든 생산의 주요 구성 요소입니다. 개별 소비자(사람)도 에너지 생산자에 의존하게 됩니다. 따라서 개인에게 에너지를 제공한다는 것은 국가에 대한 통제력을 상실하는 것을 의미합니다. 에너지 부문은 많은 국가에서와 같이 국가 통제 하에 있어야 합니다. 러시아에서는 에너지 부문에 대한 국가의 통제가 현재 다소 약화되었습니다. 대부분의 발전소는 이미 수명이 다한 지 오래입니다. 이와 관련하여 우리의 에너지 부문은 새로운 아이디어(새로운 GOELRO 계획), 더 높은 성장에 기여할 새로운 개발이 필요하며, 이는 사람들에게 새롭고 높은 창의적이고 산업적인 성공을 마스터할 수 있다는 희망을 줄 것입니다.

에너지는 우리 행성뿐만 아니라 우주에도 생명체가 존재하도록 만드는 것입니다. 그러나 매우 다를 수 있습니다. 따라서 열, 소리, 빛, 전기, 전자레인지, 칼로리는 다른 유형의 에너지입니다. 우리 주변에서 일어나는 모든 과정에 이 물질이 필요합니다. 지구에 존재하는 모든 것은 대부분의 에너지를 태양으로부터 받지만 다른 에너지원도 있습니다. 태양은 1억 개의 가장 강력한 발전소가 동시에 생산할 수 있는 양의 에너지를 지구로 전달합니다.

에너지란?

알버트 아인슈타인이 제시한 이론은 물질과 에너지의 관계를 조사합니다. 이 위대한 과학자는 한 물질이 다른 물질로 변형되는 능력을 증명할 수 있었습니다. 동시에 에너지는 신체의 존재에 가장 중요한 요소이며 물질은 이차적이라는 것이 밝혀졌습니다.

에너지는 대체로 어떤 종류의 일을 할 수 있는 능력입니다. 몸을 움직이거나 새로운 속성을 부여할 수 있는 힘의 개념 뒤에 서 있는 사람은 바로 그녀입니다. "에너지"라는 용어는 무엇을 의미합니까? 물리학은 다양한 시대와 국가의 많은 과학자들이 평생을 바쳐온 기초과학입니다. 아리스토텔레스도 인간의 활동을 언급하기 위해 "에너지"라는 단어를 사용했습니다. 그리스어 "에너지"로 번역 된 것은 "활동", "힘", "행동", "힘"입니다. 이 단어가 Physics라는 그리스 과학자의 논문에 처음 등장했습니다.

현재 일반적으로 통용되는 의미에서 이 용어는 영국 물리학자에 의해 일상 생활에 도입되었으며 이 중요한 사건은 1807년으로 거슬러 올라갑니다. XIX 세기의 50 년대. 영국의 기계공인 William Thomson은 "운동 에너지"라는 개념을 처음 사용했으며 1853년 스코틀랜드의 물리학자 William Rankin은 "위치 에너지"라는 용어를 도입했습니다.

오늘날 이 스칼라는 물리학의 모든 분야에 존재합니다. 그것은 다양한 형태의 운동과 물질의 상호 작용에 대한 단일 측정입니다. 즉, 어떤 형태를 다른 형태로 변형시키는 척도이다.

측정 단위 및 기호

에너지의 양이 측정됩니다. 이 특수 단위는 에너지 유형에 따라 다음과 같이 다른 명칭을 가질 수 있습니다.

  • W는 시스템의 총 에너지입니다.
  • Q - 열.
  • U는 잠재적입니다.

에너지 유형

자연에는 다양한 유형의 에너지가 있습니다. 주요 내용은 다음과 같습니다.

  • 기계적;
  • 전자기;
  • 전기 같은;
  • 화학적 인;
  • 열의;
  • 핵(원자).

빛, 소리, 자기와 같은 다른 유형의 에너지가 있습니다. 최근 몇 년 동안 점점 더 많은 물리학자들이 소위 "암흑" 에너지의 존재 가설에 관심을 기울이고 있습니다. 이 물질의 이전에 나열된 각 유형에는 고유 한 특성이 있습니다. 예를 들어, 소리의 에너지는 파동을 사용하여 전달될 수 있습니다. 그들은 사람과 동물의 귀에 있는 고막의 진동에 기여하여 소리를 들을 수 있습니다. 다양한 화학 반응 과정에서 모든 유기체의 삶에 필요한 에너지가 방출됩니다. 모든 연료, 음식, 축전지, 배터리는 이 에너지의 저장고입니다.

우리의 등기구는 전자기파의 형태로 지구 에너지를 제공합니다. 그래야만 그녀는 우주의 광대함을 극복할 수 있습니다. 태양 전지판과 같은 현대 기술 덕분에 우리는 그것을 최대한 활용할 수 있습니다. 잉여 미사용 에너지는 특수 에너지 저장 시설에 축적됩니다. 위의 유형의 에너지와 함께 온천, 강, 바다 및 바이오 연료가 자주 사용됩니다.

기계적 에너지

이러한 유형의 에너지는 "역학"이라는 물리학 섹션에서 연구됩니다. 이것은 문자 E로 표시됩니다. 줄(J)로 측정됩니다. 이 에너지는 무엇입니까? 역학 물리학은 물체의 움직임과 물체 간의 상호 작용 또는 외부 장과의 상호 작용을 연구합니다. 이 경우 물체의 움직임에 의해 발생하는 에너지를 운동(Ek로 표시)이라고 하고, 또는 외부 장에 의해 발생하는 에너지를 포텐셜(En)이라고 합니다. 운동과 상호작용의 합은 시스템의 총 기계적 에너지를 나타냅니다.

두 유형을 모두 계산하는 일반적인 규칙이 있습니다. 에너지의 양을 결정하려면 신체를 0 상태에서 이 상태로 옮기는 데 필요한 일을 계산해야 합니다. 또한, 더 많은 작업을 수행할수록 신체가이 상태에서 더 많은 에너지를 갖게됩니다.

다른 특성에 따른 종의 분리

에너지 분리에는 여러 유형이 있습니다. 다양한 기준에 따라 외부(운동 및 전위)와 내부(기계, 열, 전자기, 핵, 중력)로 나뉩니다. 전자기 에너지는 차례로 자기 및 전기, 원자력 에너지로 세분되며 약하고 강한 상호 작용의 에너지로 나뉩니다.

키네틱

움직이는 물체는 운동 에너지의 존재로 구별됩니다. 그것은 종종 운전이라고합니다. 움직이는 신체의 에너지는 속도가 느려지면 손실됩니다. 따라서 속도가 빠를수록 운동 에너지가 커집니다.

움직이는 물체가 정지된 물체와 접촉하게 되면 후자는 운동의 일부로 전달되어 물체를 움직이게 합니다. 운동 에너지 공식은 다음과 같습니다.

  • E k = mv 2:2,
    여기서 m은 물체의 질량, v는 물체의 이동 속도입니다.

즉, 이 공식은 다음과 같이 표현할 수 있습니다. 물체의 운동 에너지는 속도의 제곱에 질량의 절반을 곱한 것과 같습니다.

잠재적 인

이러한 유형의 에너지는 일종의 역장에 있는 물체에 의해 소유됩니다. 따라서 자기는 물체가 자기장의 영향을 받을 때 발생합니다. 지구상의 모든 물체는 잠재적인 중력 에너지를 가지고 있습니다.

연구 대상의 특성에 따라 다른 유형의 위치 에너지를 가질 수 있습니다. 따라서 신축할 수 있는 탄성체 및 탄성체는 탄성 또는 장력의 잠재적 에너지를 갖습니다. 이전에 움직이지 않았던 낙하하는 물체는 잠재력을 잃고 운동성을 얻습니다. 더욱이, 이 두 가지 유형의 크기는 동일할 것입니다. 우리 행성의 중력장에서 위치 에너지 공식은 다음과 같은 형식을 갖습니다.

  • 엔 = mhg,
    여기서 m은 체중입니다. h는 0 레벨 위의 몸체 질량 중심의 높이입니다. g는 중력 가속도입니다.

즉,이 공식은 다음과 같이 표현할 수 있습니다. 지구와 상호 작용하는 물체의 위치 에너지는 질량, 중력 가속도 및 물체가 위치한 높이의 곱과 같습니다.

이 스칼라량은 잠재적인 힘장에 위치한 물질점(몸체)의 에너지 비축량의 특성이며 자기장력의 작용으로 인한 운동 에너지를 얻는 데 사용됩니다. 시스템의 라그랑주(역학 시스템의 라그랑주 함수) 용어인 좌표 함수라고도 합니다. 이 시스템은 상호 작용을 설명합니다.

위치 에너지는 공간에 위치한 특정 구성의 몸체에 대해 0과 같습니다. 구성의 선택은 추가 계산의 편의에 의해 결정되며 "포텐셜 에너지 정규화"라고 합니다.

에너지 절약의 법칙

물리학의 가장 기본적인 가정 중 하나는 에너지 보존 법칙입니다. 그에 따르면 에너지는 어디에서나 발생하지 않고 어디에서나 사라지지 않습니다. 그것은 한 형태에서 다른 형태로 끊임없이 변화합니다. 즉, 에너지의 변화만 발생합니다. 예를 들어 손전등 배터리의 화학 에너지는 전기 에너지로 변환되어 빛과 열로 변환됩니다. 다양한 가전 제품은 전기 에너지를 빛, 열 또는 소리로 변환합니다. 대부분의 경우 변경의 최종 결과는 열과 빛입니다. 그 후 에너지는 주변 공간으로 이동합니다.

에너지의 법칙은 많은 과학자들이 우주에 있는 에너지의 총 부피가 끊임없이 변하지 않는다고 주장하는 것을 설명할 수 있습니다. 아무도 에너지를 재생성하거나 파괴할 수 없습니다. 그 유형 중 하나를 생산하는 동안 사람들은 연료, 떨어지는 물 및 원자의 에너지를 사용합니다. 이 경우 유형 중 하나가 다른 유형으로 바뀝니다.

1918년에 과학자들은 에너지 보존 법칙이 켤레 에너지의 크기인 시간의 병진 대칭의 수학적 결과임을 증명할 수 있었습니다. 즉, 물리 법칙이 시간에 따라 다르지 않기 때문에 에너지가 보존됩니다.

에너지 기능

에너지는 일을 할 수 있는 신체의 능력입니다. 닫힌 물리적 시스템에서 전체 시간 동안 지속되며(시스템이 닫혀 있는 한) 모션 중에 크기를 보존하는 모션의 3가지 추가 적분 중 하나입니다. 여기에는 다음이 포함됩니다. 에너지, 모멘트 "에너지" 개념의 도입은 물리적 시스템이 시간적으로 동질적일 때 편리합니다.

신체의 내부 에너지

그것은 분자 상호 작용의 에너지와 그것을 구성하는 분자의 열 운동의 합입니다. 이것은 시스템 상태의 명백한 함수이기 때문에 직접 측정할 수 없습니다. 시스템이 주어진 상태에 있을 때마다 시스템의 존재 이력과 상관없이 내부 에너지는 고유한 의미를 갖습니다. 한 물리적 상태에서 다른 물리적 상태로 전환하는 동안 내부 에너지의 변화는 항상 최종 상태와 초기 상태의 값의 차이와 같습니다.

내부 가스 에너지

고체 외에도 기체에도 에너지가 있습니다. 원자, 분자, 전자, 핵을 포함하는 시스템 입자의 열(혼돈) 운동의 운동 에너지를 나타냅니다. 이상 기체의 내부 에너지(기체의 수학적 모델)는 입자의 운동 에너지의 합입니다. 이것은 공간에서 분자의 위치를 ​​결정하는 독립 변수의 수인 자유도의 수를 고려합니다.

매년 인류는 점점 더 많은 에너지 자원을 소비합니다. 대부분의 경우 석탄, 석유 및 가스와 같은 화석 탄화수소는 가정 조명 및 난방, 차량 작동 및 다양한 메커니즘에 필요한 에너지를 얻는 데 사용됩니다. 재생 불가능한 자원입니다.

불행히도 지구 에너지의 극히 일부만이 물, 바람, 태양과 같은 재생 가능한 자원에서 나옵니다. 오늘날 에너지 부문에서 그들의 점유율은 5%에 불과합니다. 또 다른 3%의 사람들은 원자력 발전소에서 생산되는 원자력 에너지의 형태로 얻습니다.

다음 매장량(줄 단위)이 있습니다.

  • 원자력 - 2 x 10 24;
  • 가스 및 석유 에너지 - 2 x 10 23;
  • 행성의 내부 열 - 5 x 10 20.

지구의 재생 가능한 자원의 연간 가치:

  • 태양 에너지 - 2 x 10 24;
  • 바람 - 6 x 10 21;
  • 강 - 6.5 x 10 19;
  • 조수 - 2.5 x 10 23.

지구의 재생 불가능한 에너지 매장량에서 재생 가능한 에너지 매장량으로의 적절한 전환을 통해서만 인류는 우리 행성에서 길고 행복한 삶의 기회를 가질 수 있습니다. 전 세계의 과학자들은 최첨단 개발을 구현하기 위해 에너지의 다양한 속성을 주의 깊게 연구하고 있습니다.

아크 제강로를 설계할 때, 용광로의 에너지 균형에 기초하여 용광로 변압기의 전력 선택이 이루어지며, 이러한 균형의 결과로 요구되는 전력 외에 용광로 변압기, 용융 기간 및 용융 기간 동안의 특정 전력 소비가 결정됩니다. 즉, 생산성과 기술 및 경제적 효율성을 결정하는 퍼니스의 가장 중요한 매개 변수.

금속 및 슬래그 가열 및 용융에 유용한 에너지 결정.

용해 기간이 끝날 때까지 용해로에서 제거된 슬래그와 함께 폐기물 및 물리적 손실로 인해 용해로에 로드된 금속의 특정 부분이 손실됩니다. 업데이트된 데이터에 따르면 이러한 Kp 손실은 스크랩 질량의 최대 3%입니다.

1. 용광로에 주어진 양의 액체 금속을 얻으려면 다음 비율에 따라 증가된 스크랩 양을 로드해야 합니다.

여기서 Gzagr은 용광로에 적재된 스크랩의 질량입니다.

Gzh는 용융 기간이 끝날 때 액체 금속의 질량입니다.

Kp는 용광로에 적재된 스크랩의 중량과 관련된 금속 손실, %입니다.

2. 스크랩을 가열하고 녹이는 데 필요한 에너지:

W1 = Gchar · C1 · (tm - t0) + 0.278 · lzh = 87.63 · 179 · (1600-50) + 750 · 0.278 = 24313152Wh

여기서 C1은 초기부터 범위에 있는 재료의 평균 비열입니다.

융점까지의 온도, Wh / (kg 0С)

tmelt - 융점, ° C;

tper - 과열의 사전 설정 온도, 0С;

lzh - 액체 금속의 용융 잠열, kJ / kg;

3. 용탕 과열에 필요한 에너지(Wh):

W2 = Gzh C2 tper = 87.63 181 50 = 793051.5Wh

여기서 C2는 융점에서 지정된 과열 온도까지의 범위에서 액체 재료의 평균 비열, Wh / (kg * 0C)입니다.

4. 슬래그 형성 물질의 가열 및 용융 및 용융 슬래그 과열에 필요한 에너지는 (Wh):

W3 = Gsh(Ssh * (tper - tm) + lsh * 0.278) = 5.26

여기서 Gsh는 슬래그의 질량(kg)은 용해로에 적재된 스크랩의 질량과 관련하여 취해지며 수행되는 기술의 조건에 따라 다릅니다.

Gsh = 87.63 · 0.06 = 5.26t.

5. 용융 기간의 총 에너지:

Wpol = W1 + W2 + W3 = 24313152 + 793051.5 + 278301.66 = 25384505.2Wh

라이닝을 통한 열 손실 측정:

마분지 작업 중에 벽과 금고의 내화 벽돌이 마모되고 녹을 때마다 얇아집니다. 캠페인이 끝날 때까지 벽돌이 원래 두께의 50%까지 마모될 수 있다고 가정하고 내화 벽돌 두께의 0.75를 고려합니다. 이 권장 사항은 난로 라이닝에는 적용되지 않습니다.

1. 다음과 같은 두께로 벽 하부의 비열유속을 결정합시다.

0.75 0.46 = 0.345m.

2. 마그네사이트-크로마이트 벽돌의 열전도율 계수:

내화 벽돌의 내부 표면 온도는 주변 공기의 온도 인 єС와 동일하게 취합니다. 벽돌의 외부 표면의 온도는 (tav를 결정하기 위해) 첫 번째 근사치로 설정됩니다.

3. 이러한 조건에서 열전도 계수를 결정합니다.

여기서 = 31.35 W / (m2K)는 케이싱 표면의 열 전달 계수입니다.

  • 4. 벽 상부의 두께:
  • 5. 케이싱의 온도를 설정하고 열전도 계수를 결정합니다.
  • 6. 벽의 각 섹션의 계산된 외부 표면은 다음과 같습니다.

7. 용광로 벽을 통한 총 열 손실:

특정 손실을 결정하기 위해 노상 라이닝의 내부 표면 온도 t1 = 1600°С를 취하고 첫 번째 근사값에서 외부 라이닝의 온도와 내화물 및 열-의 경계에서의 온도를 설정합니다. 안감의 절연층

  • 8. 캐비티 라이닝을 통한 열 손실:
  • 9. 총 열 손실:
  • 10. 지붕 라이닝을 통한 열 손실:

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

11. 라이닝을 통한 총 열 손실:

Qf = Qst + Qw + Qfall = 189082 + 227957.23 + 961652.7 = 1378691.93W = 1378.69kW

12. 퍼니스의 작업 창을 통한 복사 Qrad(kW)에 의한 열 손실은 다음 방정식에 의해 결정됩니다.

qrad = qrad

여기서 qrad는 온도가 trad인 표면에서 온도가 200°인 환경으로 복사에 의한 비열 손실입니다.

qrad = 572W/m2

c - 창 개구부의 회절 계수

Fizl - 작업 창 문의 열 흡수 표면, m2.

프라드 = b h = 1.374 1.031 = 1.417m2

Qrad = 572 1.417 1 = 810.524W = 0.811kW.

13. 용융 중 정지 시간 Qpr의 열 손실은 다음과 같이 결정할 수 있습니다.

Qpr = (Qf + Qrad + 0.5 Qg) Kn.p. = (1378.69 + 0.811 + 0.5 3298) 1.1 = 3331.35kW

여기서 Qf는 용융 기간 동안 라이닝을 통한 손실, kW입니다.

Qradiation - 용융 기간 동안 작업 창을 통한 복사에 의한 손실, kW;

Qg - 용해 기간 동안 가스로 인한 용광로 손실, kW = 3298kW

책 p. - 미계상 손실 계수, 일반적으로 1.1 - 1.2 범위에서 취함

박사 AV Martynov, PTS MPEI 부교수(TU).

모든 설치는 가장 넓은 의미의 제품 생산을 위한 것입니다(소비자에서 에너지에 이르기까지). 이 제품은 이 장치가 설계된 결과 효과(PE)입니다. 제품은 달성하기 위해 에너지가 필요한 목표입니다. 이 목표를 달성하는 효과는 이 목표의 계수(K c)에 의해 결정됩니다. 따라서 IES의 경우 이러한 제품은 전기이고 CHP의 경우 전기 외에 열입니다.

모든 난방 설비: 보일러, 오븐, 전기 히터의 경우 유익한 효과(PE)는 열입니다. PE 냉동 장치의 경우 차갑고 산소 장치의 경우 - 산소, 질소 장치의 경우 - 질소 등

획득한 PE를 제외한 모든 설비의 에너지 효율성을 결정하려면 설비에 공급되는 에너지 소비(EE)를 고려하여 작동을 보장해야 합니다.

모든 설치의 효율성을 결정하기 위해 PE 및 GE를 고려하여 목표 계수(K c)가 자주 사용됩니다.

다른 설치의 경우 이 계수 K c는 다른 이름을 갖습니다(표 1).

1. 따라서 저온을 생성하는 냉동 설비의 경우: 성능 계수는 다음과 같습니다.

a) 증기 압축기 장치의 경우:

b) 흡수 설비의 경우:

2. 열 펌프의 경우: 변환 또는 변환 비율:;

3. 전기를 생산하는 발전소의 경우 - 효율 계수:;

4. 모든 열 발생 플랜트의 경우 - 열 계수: (연료 연소용 ).

그러나 대상 계수의 경우 값이 다르고 다음 내에서 다양할 수 있기 때문에 문제가 시작됩니다.

0 ≤ K c ≤ ∞

즉, 목표 계수는 1보다 클 수 있습니다.

Carnot 사이클(그림 1)에 따라 작동하는 발전소(Kp)의 목표 계수에 어떤 일이 발생하는지 봅시다.

쌀. 1 이상적인 카르노 사이클.

이것은 그것을 보여줍니다.

따라서 효율 계수는 환경 수준 T oss로 전달할 때 온도 T로 주어진 열량(Q)으로부터 얼마나 많은 일(L)을 얻을 수 있는지를 보여줍니다. 효율 계수의 명칭은 다음과 같습니다. ω; τ.

T에 대한 모든 값을 허용합니다. 예를 들어 T = 220ºС입니다. 그 다음에:

기타 목표 비율

예를 들어, 성능 계수(ε)는 100% 이상의 값에 도달할 수 있습니다(150, 200, 250 등 %일 수 있음).

열 펌프의 경우 열 변형 비율(μ)은 300에 도달할 수 있습니다. 400; 500% 이상.

따라서 위에서 언급한 모든 목표 계수는 어느 정도 에너지 효율성을 반영하지만 효율성이 아님이 분명합니다. 100% 이상의 값을 취할 수 있습니다.

결과적으로 모든 목표 계수는 발전소 및 시스템의 실제 효율성을 반영하지 않으며 성능 계수(COP)도 아닙니다. 이는 일(L), 전기(N), 열(Q) 등과 같은 다양한 유형의 에너지를 포함하기 때문입니다.

그러나 모든 유형의 에너지는 성격이 다르고 다음과 같은 다른 그룹에 속한다는 것이 분명합니다.

I. 정렬된 에너지 유형(L 및 N)

Ⅱ. 무질서한 형태의 에너지(Q 및 J).

따라서 다른 그룹의 에너지로 다양한 작업(산술, 대수 등)을 수행하는 것은 불가능합니다. (예: 흔히 하는 것처럼 열을 일로 나누거나 그 반대로 하는 것은 불가능합니다. 또는).

따라서 위의 모든 목표 계수는 이미 표시된 대로 100%보다 큰 값을 제공합니다.

효율성(효율성)만이 특정 설비, 장치, 시스템의 효율성을 객관적이고 정확하게 반영합니다. 효율성 값은 항상 범위 (0 ≤ η ≤ 1), 즉 100%를 초과하지 않습니다.

이상적인 설치의 경우 - η = 1(즉, 효율성이 100%임). 실제 설치의 경우 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.

효율성은 에너지 효율성에 대한 올바른 평가를 제공합니다. 에너지(엑서지)의 효율성을 고려하여 모든 유형의 에너지 사용을 기반으로 한 유형으로 축소됩니다.

여기서: E - 에너지의 양;

τ - 효율 계수, 주어진 에너지 양(E)이 생산할 수 있는 일(L)의 양을 나타냅니다.

그룹 I의 에너지(정렬된 에너지)의 경우 효율 계수는 τ = 1입니다.

유사하게, 전기(N)의 경우: τ N = 1.

그룹 II(무질서한 에너지)의 에너지에 대해 τ ≠ 1입니다. 따라서 열(Q)의 경우 효율은 주어진 열량의 온도 수준(T)에 따라 달라집니다. (그림 2).

쌀. 2. T에서 τq의 측정 한계

나. 보일러

열 계수

Ⅱ. 이메일 스테이션(카르노 사이클)

작업 비율

(조작성)

III. 냉동 장치

냉각 계수

IV. 히트펌프

변환 비율

V. 열교환기

열교환기 계수

열의 엑서지(작업 용량):

.

T = T os일 때; τ q = 0. 이것은 T OS에서의 열량(Q)에 작업 용량(E)이 없음을 나타냅니다. 즉, 일을 할 수 없습니다(E q = 0).

T> Tc에서 열이 생산되거나 소비되는(Q) 열 및 발전소(장치)의 경우 열 작동 계수(τ q)는 0에서 1 사이입니다. 실제 설치용 0< τ q < 1. Поэтому, работоспособность (эксергия) любого количества тепла (Е = Q∙ τ q) всегда меньше данного количества тепла: E < Q.

다양한 에너지 유형의 엑서지(효율):

1) 일의 엑서지: E L = L ∙ τ L = L ∙ 1 = L

(일의 엑서지 = 일의 양)

2) 전기의 엑서지: E N = N ∙ τ N = N ∙ 1 = N

(힘의 엑서지 = 힘)

3) 열 엑서지:

(열의 엑서지는 온도에 따라 달라지며 효율 계수 τq에 정비례합니다(그림 2).

따라서 일(L)의 유사체인 작용(D)을 반영하는 효율은 분자와 분모 모두에 에너지 효율과 관련된 값, 즉 엑서지:

결과적으로 엑서지 효율성만이 모든 장치, 설비 또는 시스템의 에너지 효율성을 객관적으로 반영합니다. 그 값은 항상 0 ≤ η ≤ 1 범위에 있습니다.

따라서 Carnot 사이클의 효율성, 즉 이상적인 주기는 1(η = 1)과 같습니다.

.

분명히 다른 설비에 대한 η는 0 ≤ η ≤ 1 범위에 있을 것이며, 이는 모든 설비 및 시스템의 에너지 효율을 올바르게 평가하기 위한 기준입니다.

난방 플랜트용(보일러) (1 번 테이블);

어디 ; ;

T는 얻은 열의 온도입니다.

Т Т - 연료 연소 온도.

냉동 장치의 경우:

; 어디

히트 펌프의 경우:

; 어디

태양열 히터의 경우:

; 어디

화력 발전소(TPP)의 경우:

,

어디서 N e - 발전소의 전력;

Q - 가열 용량;

Q Т - TPP에 공급되는 열(연료, 지리 등);

순환 펌프의 힘.

엑서지 방법을 사용하여 CHPP에서 공급되는 열 비용을 결정하기 위한 가격 정책을 변경할 수 있습니다. 이제 CHP 플랜트는 공급된 열의 온도에 따라 달라지는 품질을 고려하지 않고 열을 방출합니다. 예를 들어, Gcal의 가격이 C = 600루블/Gcal인 경우 온도가 변경되면 온도 일정 150-70에 따라 외부 공기의 t가 증가함에 따라 감소하고 CHP에서 공급되는 열의 온도 식물 감소, 즉 열은 더 이상 150ºC에서 공급되지 않지만 더 낮은 온도, 즉 140; 130; 110; 100 등

결과적으로 이 열의 엑서지는 효율 계수 τq의 감소에 따라 감소합니다(표 2).

따라서 공급열 Gcal의 가격은 일정하지 않고 τq의 변화에 ​​따라 공급열의 온도가 감소함에 따라 감소해야 한다(Fig. 3).

쌀. 3 온도 수준, 공급 열에 따른 난방 비용의 변화.

결론

1) 에너지 효율을 결정하기 위해 다음이 사용됩니다.

a) 1보다 큰 값을 얻을 수 있는 목표 계수

b) 효율성 계수, 효율성(1보다 클 수 없음)

2) 효율성은 손실을 고려한 엑서지 방법을 기반으로 결정됩니다.

3) 엑서지 분석법을 바탕으로 공급열, el에 대한 가격정책을 결정할 필요가 있다. 에너지 및 기타 형태의 에너지.

문학

1. Sokolov E.Ya., Brodyansky VM, "열 변환 및 냉각 공정의 에너지 기반", M., Energoizdat, 1981

2. Brodyansky VM, "열역학적 분석의 Exergetic 방법", M., Energiya, 1973

국가 경제에 변형된 에너지 운반체를 공급하는 에너지 단지의 일부에는 전기 및 화력 공학이 포함됩니다. 기본 인프라 산업(연료와 함께)으로서의 그들의 공공 임무는 다음을 제공하는 것입니다. 국가의 에너지 안보 - 국가안보의 가장 중요한 요소. 결국 에너지는 생산의 주요 요소 중 하나이며 현대 사회 전체를 형성합니다.

에너지- 에너지 자원을 다루는 경제 분야; 다양한 유형의 에너지 생성, 변환 및 사용.

화력공학- 열 에너지를 다른 유형의 에너지(기계, 전기)로 변환하는 열 공학의 한 분야.

전력공학국가의 에너지 부문에서 선도적인 링크입니다.생산 및 기술 단지로 간주되며 전기 생산 설비, 전기 및 열 에너지의 공동(결합) 생산 및 소비자의 가입자 설비에 대한 전기 전송을 포함합니다.

전기 - 가장 진보적이고 독특한 에너지원. 그 특성은 거의 모든 종류의 최종 에너지로 변환할 수 있는 반면 소비자 설비, 증기 및 온수에 직접 사용되는 연료는 기계적 에너지와 다른 잠재력의 열로만 변환할 수 있습니다.

발전소- 전기를 생산하고 전기 네트워크를 통해 소비자에게 전송을 보장하는 산업 기업.

열 공급- 소비자에게 열 에너지를 제공합니다.

열을 많이 소모하는 설치- 난방, 환기, 온수 공급, 에어컨 및 기술 요구에 열 에너지를 사용하는 장치 세트.

열원(열에너지)- 열(열에너지)을 생산하는 발전소

공공 기능 및 에너지 구조.

전력 산업은 다음과 같은 중요한 공공 기능을 수행하도록 설계되었습니다.

    전력 품질 매개변수의 현재 상태 표준에 따라 소비자에게 안정적이고 중단 없는 전원 공급.

    다양한 형태의 최종 에너지(기계, 열, 화학 등)를 얻기 위해 전기 사용을 확대하고 다른 에너지 운반체를 전기로 대체하는 과정으로 국가 경제의 추가 전기화를 보장합니다.

    도시의 지역난방 개발: 전기와 열을 결합한 발전을 기반으로 하는 고효율 지역난방 공정.

    재생 에너지원, 저품질 고체 연료 및 원자력 에너지를 국가의 연료 및 에너지 균형에 포함(전기 에너지 생산을 통해). 이 경우 전력 산업에서 국가 경제의 다른 부문에서 보다 효율적으로 사용되는 희소하고 고품질인 연료, 주로 천연 가스의 사용이 줄어듭니다.

전기는 화력(TPP), 수력(HPP), 원자력(NPP)과 같은 다양한 유형의 발전소와 소위 비전통적인 재생 가능 에너지원(NRES)을 사용하는 설비에서 생산됩니다. 발전소의 주요 유형은 화석 연료, 석탄, 가스 및 연료유를 사용하는 화력 발전소입니다. 재생 가능 에너지원 중에서 세계에서 가장 널리 보급된 것은 태양열, 풍력, 지열 발전소, 바이오매스로 운영되는 설비 및 고체 생활 폐기물입니다.

화력 발전소에는 다양한 용량과 증기 매개변수의 증기 터빈 동력 장치와 가스 터빈(GTU) 및 복합 사이클(CCGT) 장치가 장착되어 있습니다. 후자는 고체 연료에서도 작동할 수 있습니다(예: 사이클 내 가스화).

러시아 전력 산업의 생산 잠재력의 기반은 범용 발전소로 구성됩니다. 발전 용량의 90% 이상을 차지합니다. 나머지는 부서별 발전소와 분산된 에너지원입니다.

일반용 발전소의 용량 구조에서 증기 터빈 TPP가 선두에 있습니다(그림 1).

그림 1. 전력산업 발전용량 구조

화력발전소에는 전기만 생산하는 콘덴싱 발전소(CES)와 전기와 열을 결합해 생산하는 열병합발전소(CHP)가 있다. 천연 가스는 TPP의 연료 균형에서 결정적인 역할을 합니다. 점유율은 약 65%로 석탄 점유율을 2배 이상 상회한다. 석유 연료의 참여는 미미합니다(5% 미만).