23.09.2021

Тепловая энергия это: Тепловая энергия — это… Что такое Тепловая энергия? – Тепловая энергия это отопление или горячая вода

Содержание

ТЕПЛОТА — это… Что такое ТЕПЛОТА?


где q — тепловой поток, k — коэффициент теплопроводности, а A — площадь поперечного сечения. Это соотношение называется законом теплопроводности Фурье; знак «минус» в нем указывает на то, что теплота передается в направлении, обратном градиенту температуры. Из закона Фурье следует, что тепловой поток можно понизить, уменьшив одну из величин — коэффициент теплопроводности, площадь или градиент температуры. Для здания в зимних условиях последние величины практически постоянны, а поэтому для поддержания в помещении нужной температуры остается уменьшать теплопроводность стен, т.е. улучшать их теплоизоляцию. В таблице представлены коэффициенты теплопроводности некоторых веществ и материалов. Из таблицы видно, что одни металлы проводят тепло гораздо лучше других, но все они являются значительно лучшими проводниками тепла, чем воздух и пористые материалы.
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

Вещества и материалы Теплопроводность, Вт/(м? К)
Металлы

Алюминий ___________________205
Бронза _____________________105
Висмут _______________________8,4
Вольфрам ___________________159
Железо ______________________67
Золото _____________________287
Кадмий ______________________96
Магний _____________________155
Медь _______________________389
Мышьяк _____________________188
Никель ______________________58
Платина _____________________70
Ртуть ________________________7
Свинец ______________________35
Цинк _______________________113


Другие материалы

Асбест _______________________0,08
Бетон ________________________0,59

Воздух _______________________0,024
Гагачий пух (неплотный) ______0,008
Дерево (орех) ________________0,209
Магнезия (MgO) _______________0,10
Опилки _______________________0,059
Резина (губчатая) ____________0,038
Слюда ________________________0,42
Стекло _______________________0,75
Углерод (графит) ____________15,6


Теплопроводность металлов обусловлена колебаниями кристаллической решетки и движением большого числа свободных электронов (называемых иногда электронным газом). Движение электронов ответственно и за электропроводность металлов, а потому неудивительно, что хорошие проводники тепла (например, серебро или медь) являются также хорошими проводниками электричества. Тепловое и электрическое сопротивление многих веществ резко уменьшается при понижении температуры ниже температуры жидкого гелия (1,8 K). Это явление, называемое сверхпроводимостью, используется для повышения эффективности работы многих устройств — от приборов микроэлектроники до линий электропередачи и больших электромагнитов.
См. также СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ.
Конвекция. Как мы уже говорили, при подводе тепла к жидкости или газу увеличивается интенсивность движения молекул, а вследствие этого повышается давление. Если жидкость или газ не ограничены в объеме, то они расширяются; локальная плотность жидкости (газа) становится меньше, и благодаря выталкивающим (архимедовым) силам нагретая часть среды движется вверх (именно поэтому теплый воздух в комнате поднимается от батарей к потолку). Данное явление называется конвекцией. Чтобы не расходовать тепло отопительной системы впустую, нужно пользоваться современными обогревателями, обеспечивающими принудительную циркуляцию воздуха. Конвективный тепловой поток от нагревателя к нагреваемой среде зависит от начальной скорости движения молекул, плотности, вязкости, теплопроводности и теплоемкости и среды; очень важны также размер и форма нагревателя. Соотношение между соответствующими величинами подчиняется закону Ньютона q = hA (TW — TҐ), где q — тепловой поток (измеряемый в ваттах), A — площадь поверхности источника тепла (в м2), TW и TҐ — температуры источника и его окружения (в кельвинах). Коэффициент конвективного теплопереноса h зависит от свойств среды, начальной скорости ее молекул, а также от формы источника тепла, и измеряется в единицах Вт/(м2*К). Величина h неодинакова для случаев, когда воздух вокруг нагревателя неподвижен (свободная конвекция) и когда тот же нагреватель находится в воздушном потоке (вынужденная конвекция). В простых случаях течения жидкости по трубе или обтекания плоской поверхности коэффициент h можно рассчитать теоретически. Однако найти аналитическое решение задачи о конвекции для турбулентного течения среды пока не удается. Турбулентность — это сложное движение жидкости (газа), хаотичное в масштабах, существенно превышающих молекулярные. Если нагретое (или, наоборот, холодное) тело поместить в неподвижную среду или в поток, то вокруг него образуются конвективные токи и пограничный слой. Температура, давление и скорость движения молекул в этом слое играют важную роль при определении коэффициента конвективного теплопереноса. Конвекцию необходимо учитывать при проектировании теплообменников, систем кондиционирования воздуха, высокоскоростных летательных аппаратов и многих других устройств. Во всех подобных системах одновременно с конвекцией имеет место теплопроводность, причем как между твердыми телами, так и в окружающей их среде. При повышенных температурах существенную роль может играть и лучистый теплообмен.
Лучистый теплообмен. Третий вид теплопередачи — лучистый теплообмен — отличается от теплопроводности и конвекции тем, что теплота в этом случае может передаваться через вакуум. Сходство же его с другими способами передачи тепла в том, что он тоже обусловлен разностью температур. Тепловое излучение — это один из видов электромагнитного излучения. Другие его виды — радиоволновое, ультрафиолетовое и гамма-излучения — возникают в отсутствие разности температур. На рис. 8 представлена зависимость энергии теплового (инфракрасного) излучения от длины волны. Тепловое излучение может сопровождаться испусканием видимого света, но его энергия мала по сравнению с энергией излучения невидимой части спектра.
Рис. 8. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ теплового излучения по длинам волн при двух разных температурах.
Рис. 8. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ теплового излучения по длинам волн при двух разных температурах.
Интенсивность теплопередачи путем теплопроводности и конвекции пропорциональна температуре, а лучистый тепловой поток пропорционален четвертой степени температуры и подчиняется закону Стефана — Больцмана
Рис. 8. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ теплового излучения по длинам волн при двух разных температурах.

где, как и ранее, q — тепловой поток (в джоулях в секунду, т.е. в Вт), A — площадь поверхности излучающего тела (в м2), а T1 и T2 — температуры (в кельвинах) излучающего тела и окружения, поглощающего это излучение. Коэффициент s называется постоянной Стефана — Больцмана и равен (5,66961 ± 0,00096)*10-8 Вт/(м2 * К4). Представленный закон теплового излучения справедлив лишь для идеального излучателя — так называемого абсолютно черного тела. Ни одно реальное тело таковым не является, хотя плоская черная поверхность по своим свойствам приближается к абсолютно черному телу. Светлые же поверхности излучают сравнительно слабо. Чтобы учесть отклонение от идеальности многочисленных «серых» тел, в правую часть выражения, описывающего закон Стефана — Больцмана, вводят коэффициент, меньший единицы, называемый излучательной способностью. Для плоской черной поверхности этот коэффициент может достигать 0,98, а для полированного металлического зеркала не превышает 0,05. Соответственно лучепоглощательная способность высока для черного тела и низка для зеркального. Жилые и офисные помещения часто обогревают небольшими электрическими теплоизлучателями; красноватое свечение их спиралей — это видимое тепловое излучение, близкое к границе инфракрасной части спектра. Помещение же обогревается теплотой, которую несет в основном невидимая, инфракрасная часть излучения. В приборах ночного видения применяются источник теплового излучения и приемник, чувствительный к ИК-излучению, позволяющий видеть в темноте. Мощным излучателем тепловой энергии является Солнце; оно нагревает Землю даже на расстоянии 150 млн. км. Интенсивность солнечного излучения, регистрируемая год за годом станциями, расположенными во многих точках земного шара, составляет примерно 1,37 Вт/м2. Солнечная энергия — источник жизни на Земле. Ведутся поиски способов наиболее эффективного ее использования. Созданы солнечные батареи, позволяющие обогревать дома и получать электроэнергию для бытовых нужд.
РОЛЬ ТЕПЛОТЫ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Глобальные процессы теплообмена не сводятся к нагреванию Земли солнечным излучением. Массивными конвекционными потоками в атмосфере определяются суточные изменения погодных условий на всем земном шаре. Перепады температуры в атмосфере между экваториальными и полярными областями совместно с кориолисовыми силами, обусловленными вращением Земли, приводят к появлению непрерывно изменяющихся конвекционных потоков, таких, как пассаты, струйные течения, а также теплые и холодные фронты.
См. также
КЛИМАТ;
МЕТЕОРОЛОГИЯ И КЛИМАТОЛОГИЯ. Перенос тепла (за счет теплопроводности) от расплавленного ядра Земли к ее поверхности приводит к извержению вулканов и появлению гейзеров. В некоторых регионах геотермальная энергия используется для обогрева помещений и выработки электроэнергии. Теплота — непременный участник почти всех производственных процессов. Упомянем такие наиболее важные из них, как выплавка и обработка металлов, работа двигателей, производство пищевых продуктов, химический синтез, переработка нефти, изготовление самых разных предметов — от кирпичей и посуды до автомобилей и электронных устройств. Многие промышленные производства и транспорт, а также теплоэлектростанции не могли бы работать без тепловых машин — устройств, преобразующих теплоту в полезную работу. Примерами таких машин могут служить компрессоры, турбины, паровые, бензиновые и реактивные двигатели. Одной из наиболее известных тепловых машин является паровая турбина, в которой реализуется часть цикла Ранкина, используемого на современных электростанциях. Упрощенная схема этого цикла представлена на рис. 9. Рабочую жидкость — воду — превращают в перегретый пар в паровом котле, нагреваемом за счет сжигания ископаемого топлива (угля, нефти или природного газа). Пар высокого давления вращает вал паровой турбины, которая приводит в действие генератор, вырабатывающий электроэнергию. Отработанный пар конденсируется при охлаждении проточной водой, которая поглощает часть теплоты, не использованной в цикле Ранкина. Далее вода подается в охлаждающую башню (градирню), откуда часть тепла уходит в атмосферу. Конденсат с помощью насоса возвращают в паровой котел, и весь цикл повторяется.
Рис. 9. УПРОЩЕННАЯ СХЕМА РАБОЧЕГО ЦИКЛА паротурбинной электростанции, работающей на ископаемом топливе.
Рис. 9. УПРОЩЕННАЯ СХЕМА РАБОЧЕГО ЦИКЛА паротурбинной электростанции, работающей на ископаемом топливе.
Все процессы в цикле Ранкина иллюстрируют описанные выше начала термодинамики. В частности, согласно второму началу, часть энергии, потребляемой электростанцией, должно рассеиваться в окружающей среде в виде теплоты. Оказывается, что таким образом теряется примерно 68% энергии, первоначально содержавшейся в ископаемом топливе. Заметного повышения КПД электростанции можно было бы достигнуть, лишь повысив температуру парового котла (которая лимитируется жаропрочностью материалов) или понизив температуру среды, куда уходит тепло, т.е. атмосферы. Другой термодинамический цикл, имеющий большое значение в нашей повседневной жизни, — это парокомпрессорный холодильный цикл Ранкина, схема которого представлена на рис. 10. В холодильниках и бытовых кондиционерах энергия для его обеспечения подводится извне. Компрессор повышает температуру и давление рабочего вещества холодильника — фреона, аммиака или углекислого газа. Перегретый газ подается в конденсатор, где охлаждается и конденсируется, отдавая тепло окружающей среде. Жидкость, выходящая из патрубков конденсатора, проходит через дросселирующий клапан в испаритель, и часть ее испаряется, что сопровождается резким понижением температуры. Испаритель отбирает у камеры холодильника тепло, которое нагревает рабочую жидкость в патрубках; эта жидкость подается компрессором в конденсатор, и цикл снова повторяется.
Рис. 10. УПРОЩЕННАЯ СХЕМА ХОЛОДИЛЬНОГО ЦИКЛА.
Рис. 10. УПРОЩЕННАЯ СХЕМА ХОЛОДИЛЬНОГО ЦИКЛА.
Холодильный цикл, представленный на рис. 10, можно использовать и в тепловом насосе. Такие тепловые насосы летом отдают тепло горячему атмосферному воздуху и кондиционируют помещение, а зимой, наоборот, отбирают тепло у холодного воздуха и обогревают помещение. Важным источником теплоты для таких целей, как производство электроэнергии и транспортные перевозки, служат ядерные реакции. В 1905 А.Эйнштейн показал, что масса и энергия связаны соотношением E = mc2, т.е. могут переходить друг в друга. Скорость света c очень велика: 300 тыс. км/с. Это означает, что даже малое количество вещества может дать огромное количество энергии. Так, из 1 кг делящегося вещества (например, урана) теоретически можно получить энергию, которую за 1000 суток непрерывной работы дает электростанция мощностью 1 МВт. См. также
АТОМА СТРОЕНИЕ;
ПЕЧЕЙ И ТОПОК ТЕХНОЛОГИЯ;
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ;
ТЕПЛООБМЕННИК;
ТУРБИНА;
ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН.
ЛИТЕРАТУРА
Земанский М. Температуры очень высокие и очень низкие. М., 1968 Поль Р. Механика, акустика и учение о теплоте. М., 1971 Смородинский Я.А. Температура. М., 1981 Фен Дж. Машины, энергия и энтропия. М., 1986 Эткинс П.В. Порядок и беспорядок в природе. М., 1987

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество. 2000.

Синонимы:
  • ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА
  • ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ

Смотреть что такое «ТЕПЛОТА» в других словарях:

  • теплота́ — теплота, ы …   Русское словесное ударение

  • ТЕПЛОТА — ТЕПЛОТА, теплоты, мн. нет, жен. 1. отвлеч. сущ. к теплый в 1 знач. Теплота тела. Теплота воздуха. || Исходящее от чего нибудь тепло (см. тепло1 во 2 знач.). «Оно (солнце) своею теплотой огромные дубы и недра согревает.» Крылов. 2. перен. Доброе,… …   Толковый словарь Ушакова

  • теплота — ы; ж. 1. к Тёплый. Т. солнца, воды, воздуха. Т. дня. Т. рук. Т. шубы. Т. дома. Т. встречи. Т. души, взгляда, сердца. Любить теплоту. 2. = Тепло (1 2, 5 зн.). Лучистая т. Присутствие, наличие теплоты. Единицы измерения теплоты. Превращение… …   Энциклопедический словарь

  • ТЕПЛОТА — (1) энергетическая характеристика процесса теплообмена, при котором рассматриваемое тело получает (отдает) энергию. Т. в отличие от внутренней энергии является функцией процесса, а не состояния. Её количественной мерой служит количество теплоты… …   Большая политехническая энциклопедия

  • Теплота — один из двух, известных современному естествознанию, способов передачи энергии мера передачи неупорядоченного движения. Количество переданной энергии называют количеством теплоты. В узком смысле о теплоте можно говорить как об энергии,… …   Википедия

  • ТЕПЛОТА — (количество теплоты) энергетическая характеристика процесса теплообмена, определяется количеством энергии, которое получает (отдает) тело (физическая система) в процессе теплообмена. Теплота функция процесса: количество сообщенной телу теплоты… …   Большой Энциклопедический словарь

  • Теплота — ж. 1. Форма движения материи, представляющая собою беспорядочное движение образующих тело микрочастиц (молекул, атомов, электронов и т.п.). отт. Энергия, создаваемая таким движением; теплота 1.. 2. Нагретое состояние кого либо или чего либо;… …   Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

  • ТЕПЛОТА — ТЕПЛОТА, ы, жен. 1. см. теплый. 2. Форма движения материи беспорядочное движение частиц тела; энергетическая характеристика теплообмена, определяющаяся количеством энергии, к рое получает нагреваемое тело (отдает охлаждаемое тело) (спец.). Т.… …   Толковый словарь Ожегова

  • теплота — приветливость, мягкость, жар, тепло, нежность, ласковость, ласка Словарь русских синонимов. теплота сущ., кол во синонимов: 9 • жар (39) • ласка …   Словарь синонимов

  • ТЕПЛОТА — ТЕПЛОТА. Непосредственное ощущение позволяет различать холодные тела от теплых. Более точно можно определить состояние тела, используя изменения, которые испытывают вещества при действии теплоты: можно использовать расширение тел в зависимости от …   Большая медицинская энциклопедия

  • теплота — процесса; теплота Энергия, передаваемая одним телом другому при их взаимодействии, зависящая только от температуры этих тел и не связанная с переносом вещества от одного тела к другому. Энергия, передаваемая более нагретым телом менее нагретому,… …   Политехнический терминологический толковый словарь


Тепловая энергия – Определение количества тепловой энергии, потери энергии на хаотическое тепловое движение. Выработка тепловой энергии, расход тепловой энергии. Понятия «свободная энергия» и «теплота»

20 11 2016      greenman       Пока нет комментариев  

Система измерения теплоты два века назад базировалась на представлении о том, что тепловая энергия сохраняется, никуда не пропадает, а только переходит из одного места в другое. Мы до сих пор пользуемся следующими правилами:

Для измерения количества тепла заставим его нагревать воду и умножим массу воды на приращение температуры. Если масса взята в кг, а разность А (температур) — в градусах Цельсия, то произведение их будет теплотой в Кал, или ккал.

При передаче тепловой энергии какому-то другому веществу, то сначала массу нужно помножить на повышение температуры, как и для воды, а результат затем помножить на «удельную теплоемкость» вещества.

Чтобы измерить тепловую энергию, выделяемую определенным количеством топлива, необходим специальный прибор для сжигания образца и передачи образовавшегося тепла без заметных потерь воде. Подобным испытаниям были подвергнуты почти все виды топлива. Взвешенный образец, как правило, вместе со сжатым кислородом помещался в толстую металлическую бомбу, которая погружалась в сосуд с водой. Затем с помощью электричества образец сжигали и измеряли возрастание температуры воды. Вместе с водой нагревалась и бомба со всем ее содержимым; это необходимо было учитывать.

Тепловая энергия и молекулы

Любая удачная попытка передать энергию газу нагревает его, увеличивая давление (объем). В кинетической теории мы связывали это с увеличением кинетическая энергия хаотически движущихся молекул. Тепловая энергия газа — это просто кинетическая энергия в молекулярном масштабе. То же самое можно сказать как о жидких, так и о твердых телах с той лишь оговоркой, что необходимо учитывать кинетическую энергию вращения молекул и энергию их колебаний.

Представьте себе пулю, которая с огромной скоростью ударяется о препятствие и вследствие трения застревает в нем. В этом случае кинетическая энергия пули передается молекулам окружающего воздуха и дерева, сообщая им дополнительное движение. Огромная кинетическая энергия исчезает, а вместо нее появляется тепловая энергия. Если считать, что теплота — это «обобществленная» кинетическая энергия, то богатство, состоящее в огромном количестве упорядоченной кинетической энергии, распределяется среди всех хаотически движущихся молекул — «достойных» и «недостойных». Когда свинцовая пуля попадает в стенку, большая часть ее богатого запаса кинетической энергии превращается в энергию колебаний отдельных атомов свинца и стенки; энергия обученной армии вырождается в беспорядочную толчею толпы.

 

При любых обсуждениях вопросов, связанных с использованием энергии, необходимо отличать тепловую энергию (энергию хаотического движения) от энергии упорядоченного движения, известной в технике как свободная энергия. Так, кинетическая энергия летящей пули представляет собой энергию упорядоченного движения — она вся заключена в пуле. Мы называем ее свободной энергией, поскольку ее целиком можно превратить в потенциальную энергию; для этого надо просто выстрелить вертикально вверх! Энергия деформации также упорядочена, и мы называем ее тоже свободной энергией, ведь пружина может затратить ее на поднятие груза. Химическая энергия практически вся свободна, как и электрическая энергия и энергия высокотемпературного излучения. Любая из этих форм энергии позволяет использовать всю энергию. Хаотическая тепловая энергия имеет один существенный недостаток. На какие бы хитрости мы ни шли, в механическую энергию способна превратиться лишь часть тепловой.

Это происходит из-за того, что даже в лучшей из мыслимых машин для превращения теплоты в механическую энергию некоторая доля теплоты передается холодильнику. Иначе машина но сможет повторить рабочий цикл. Мы не в силах полностью упорядочить случайное движение молекул, превратив его энергию в свободную. Некий хаос всегда останется. Мысленный эксперимент с идеальной тепловой машиной говорит, что максимальная доля тепла, которую можно использовать, составляет (Т1—Т2)/Т1, где Т1 — абсолютная температура «нагревателя», или котла, а T2 — абсолютная температура холодильника машины (о смысле абсолютной температуры см. гл. 27). Так, пар под высоким давлением с температурой 500° К (227° С), превращающийся в воду с температурой 300° К (27° С), может дать к. п. д. не больше (500—300)/500, или 40% • Такая паровая машина должна выбрасывать, помимо реальных потерь, 60% своего тепла.

Отсюда вполне очевидным становится вывод, что тепловая энергия и тепловые машины являются наиболее узким местом в современной энергетике. Все машины занимаются непрерывным производством тепловой энергии, и ее выбросом в окружающую среду. Причем, если проблемы эффективного преобразования световой солнечной энергии в электрическую энергию вполне возможно решить, усовершенствуя полупроводниковые и нано технологии, то проблему малого кпд тепловой машины решить нельзя.

Максимальный к. п. д. равен (Т1—Т2)/Т1, или 1-(Т2/Т1). Так что чем выше Т1 (или чем меньше Т2), тем ближе к. п. д. к единице. Чтобы уменьшить затраты, силовые установки стараются делать с возможно большей температурой Т1 нагревателя, или котла. Серьезные ограничения возникают из-за масла, которое начинает гореть, и металла, который начинает плавиться. Температуру же Т2, при постоянном подводе тепла нельзя надолго сделать ниже температуры окружающей среды. Практически у нас нет способа непосредственно использовать химическую или атомную энергию. Мы должны сначала превращать ее в тепловую энергию, а уж после этого нам не избежать больших тепловых потерь.

Как это ни парадоксально, но такие же рассуждения, основанные на мысленных экспериментах, говорят, что когда возникает другая потребность — получить теплоту из свободной энергии, т. е. когда мы хотим обогревать квартиру электричеством, мы можем достичь высокой эффективности (к. п. д.).

Используя свободную энергию, мы с помощью небольшой машины можем «перекачивать» тепловую энергию с холодной улицы в теплую комнату. В сущности, такой тепловой помпой для потребления тепловой энергии может служить вывернутый наизнанку холодильник, морозильное отделение которого помещено вне комнаты.

Используя солнечный свет, уголь пли гидроресурсы для получения полезной работы вроде питания электроламп, привода токарного станка или перекачивания воды на вершину холма и т. д., мы вновь и вновь приходим к тепловой энергии как к почти неизбежному побочному (вследствие трения) и наиболее вероятному конечному продукту. Когда свет лампы поглощается стенами, станок режет металл или вода стекает назад в океан, полученная первоначально из топлива энергия, в конце концов, целиком превращается в теплоту. А если мы и вначале имели дело с теплотой, то на конечном этапе будет более низкая температура. Она практически не пригодна для дальнейшего использования. Можно, конечно, придумать и другой конец — позволить свету излучаться в межзвездное пространство, станку закручивать пружину, а воду оставить па вершине холма, но, как правило, конечный продукт все-таки тепловая энергия. (Вся энергия от сгорания бензина во всех автомобилях мира за прошлый год, перешла, в конечном счете, в нагревание воздуха и земли — такой вот получается источник тепловой энергии).


Просто о сложном – Тепловая энергия

  • Галерея изображений, картинки, фотографии.
  • Определение количества тепловой энергии, потери энергии – основы, возможности, перспективы, развитие.
  • Интересные факты, полезная информация.
  • Зеленые новости – Определение количества тепловой энергии, потери энергии.
  • Ссылки на материалы и источники – Тепловая энергия.

Тепловая электростанция — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 4 декабря 2016; проверки требуют 55 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 4 декабря 2016; проверки требуют 55 правок.

Теплова́я электроста́нция (или теплова́я электри́ческая ста́нция) — электростанция, вырабатывающая электрическую энергию за счёт преобразования химической энергии топлива в процессе сжигания в тепловую, а затем в механическую энергию вращения вала электрогенератора. В качестве топлива широко используются различные горючие ископаемые топлива: уголь, природный газ, реже — мазут, ранее — торф и горючие сланцы. Многие крупные тепловые станции вырабатывают лишь электричество — традиционно ГРЭС, в настоящее время КЭС; средние станции могут также использоваться для выработки тепла в схемах теплоснабжения (ТЭЦ).

Первая теплоэлектростанция «Pearl Street Station (англ.)русск.» появилась в Нью-Йорке на Перл-стрит в 1882 году[1][2].

В традиционных теплоэлектростанциях топливо сжигается в топке парового котла (ранее также назывались парогенераторами), нагревая и превращая в пар питательную воду, прокачиваемую внутри котла в специальных трубках (водотрубный котёл). Полученный перегретый пар с высокой температурой (до 400—650 градусов Цельсия) и давлением (от единиц до десятков МПа) подается через паропровод в турбогенератор — совмещенные паровую турбину и электрогенератор. В многоступенчатой паровой турбине тепловая энергия пара частично превращается в механическую энергию вращения вала, на котором установлен Электрический генератор. В ТЭЦ часть тепловой энергии пара также используется в сетевых подогревателях.

В ряде теплоэлектростанций получила распространение газотурбинная схема, в которой полученная при сжигании газообразного или жидкого топлива смесь горячих газов непосредственно вращает турбину газотурбинной установки, ось которой соединяется с электрогенератором. После турбины газы остаются достаточно горячими для полезного использования в котле-утилизаторе для питания паросилового двигателя (парогазовая установка) или для целей теплоснабжения (Газотурбинная ТЭЦ).

  • Котлотурбинные электростанции
  • Газотурбинные электростанции
  • Электростанции на базе парогазовых установок
  • Электростанции на основе поршневых двигателей
    • С воспламенением от сжатия (дизель)
    • C воспламенением от искры
  • Комбинированного цикла

Математические модели и методы, используемые в задачах управления ТЭС[править | править код]

Как известно, технологический процесс на ТС заключается в поэтапном преобразовании различных видов энергии. Технологический процесс имеет особенность — конечный продукт — электроэнергия — не подлежит складированию. Косвенным показателем соответствия между паропроизводительностью кола мощностью турбины служит давление перегретого пара.

Современные ТЭС делятся на два типа:

  1. С поперечными связями. Основной агрегат по пару и воде связаны между собой
  2. С блочной компоновкой. При таком типе основное оборудование описывается отдельным технологическим процессом в пределах каждого энергоблока.

Для описания технологических процессов и формирования критериев управления составляются математические модели. Их изображают в форме уравнений.

В качестве объекта управления, характеризующего технологический процесс на ТЭС в целом, обычно выбирают типичный энергоблок. Технологический процесс, протекающий в таком блоке, можно представить в виде двух последовательных процессов: в паровом котле и турбогенераторе. [3]

Реализация и концепции построения АСУ ТП ТЭС[править | править код]

Одна из основных задач управления технологическим процессом на ТЭС состоит в поддержании непрерывною соответствия между количествами вырабатываемой и потребляемой энергии. Решение этой задачи может осуществляться по частям с помощью автономных АСР парового котла, турбины и электрического генератора.

Состав функций АСУ ТП[править | править код]

  1. Информационные функции АСУ ТП по энергоблокам:
    • Оперативный контроль
    • Технологическая сигнализация
    • Расчет технико-экономических показателей
    • Определение достоверности информации
    • Диагностика состояния оборудования
    • Регистрация аварийных положений
    • Формирование банков данных
  2. Функции управления АСУ ТП по энергоблоку
    • Статическая оптимизация режимов работы энергооборудования
    • Исследование объекта управления
    • Имитация экстремальных условий
  3. Информационные функции АСУ ТП по ТЭС
    • Общестанционный контроль
    • Расчет общестанционных ТЭП
    • Контроль достоверности информации
    • Регистрация общестанционных аварий
    • Обмен оперативно-диспетчерской информацией с АСУ вышестоящих и нижестоящих уровней
    • Формирование развитых баз данных
  4. Функции управления АСУ ТП по ТЭС
    • Оптимальное распределение электрических нагрузок между энергоблоками
    • Оптимальное распределение экологических нагрузок между энергоблоками
    • Выбор состава работающего оборудования энергоблоков
    • Дискретное и непрерывно-дискретное управление вспомогательным оборудованием
    • Выполнение логических операций по переключениям в главной электрической схеме станции
    • Групповое управление автоматическими системами регулирования возбуждения электрических генераторов[4]

Организация управления технологическим процессом ТЭС[править | править код]

Для осуществления управления технологического процесса ТЭЦ необходимо учитывать изменение производительности первоисточников энергии и их состоянием в зависимости от электрической нагрузки.

Основными факторами, влияющими на организацию управления ТП ТЭС являются:

  • организационная структура оперативно-диспетчерского управления;
  • комплекс технических средств автоматизации;
  • эргономика рабочего места оператора;
  • композиционное решение оперативно-диспетчерских постов управления;
  • существующий уровень автоматизации.
Функционально-групповое управление (ФГУ).[править | править код]

Осуществляется путем декомпозиции и агрегирования, для разделения энергоблока на отдельные элементы или участки для децентрализованного управления ими. В результате ФГУ повышается надежность и точность автоматизированной системы управления энергоблока в целом. Деление на функциональные группы условное, однако оно облегчает работу оперативно-обслуживающего персонала.

Примеры перечня ФГ для мощного моноблока с прямоточным котлом и конденсационной турбины:

по котлу:

  • питания водой,
  • полами твердого пылевидного топлива,
  • подачи жидкого (газообразного) топлива,
  • подачи и подогрева воздуха,
  • розжига растопочных горелок,
  • удаления и очистки дымовых газов,
  • подавления вредных выбросов,
  • пароперегреватели;

по генератору:

  • система охлаждения,
  • система возбуждения,
  • система синхронизации;

по турбине и вспомогательному оборудованию:

  • система снабжения смазочным маслом
  • система снабжения регулирующей жидкостью (аккумуляторный бак, центральный насос, устройства распределения и т.п.)
  • система снабжения паром для прогрева соединительных трубопроводов в пределах турбины,
  • система снабжении турбины перегретым паром (ГПЗ, паровые байпасы, стопорный и регулирующий клапаны, АСР частоты вращения и т.п.),
  • вакуумно-уплотнительные устройства (пусковой и рабочий -эжекторы, система лабиринтовых уплотнений и т.п.),
  • охладительная установка (конденсатор, циркуляционные насосы и т.п.),
  • конденсатные насосы,
  • блочная обессоливающая установка,
  • питательно- деаэраторная установка,
  • подогреватели среднего давления,
  • подогреватели высокого давления.[4]

Экологические аспекты использования[править | править код]

Энергетика является одним из тех секторов мировой экономики, изменения в которых необходимы, чтобы избежать неприемлемых последствий глобального потепления. Оценки энергоинфраструктуры на основе глобального эмиссионного бюджета CO2 показывают, что после 2017 года в мире не должны вводиться в строй новые электростанции, работающие на ископаемом топливе.[5]

Тепловые электростанции зачастую становятся «мишенями» для радикально настроенных климатических активистов.[6][7]

  1. ↑ Global Edison — History
  2. ↑ Тепловые электростанции
  3. ↑ Плетнев Г. П Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций: Учебн. пособие для вузов.—М.: Энергоиздат, 1981. —368 е., ил.
  4. 1 2 ISBN 9785903072859 Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике: учебник для студентов вузов / Г.П. Плетнев. — 4-е изд., стереот. — М.: Издательский дом МЭИ, 2007. —с. 87-90
  5. ↑ Pfeiffer et al, The ‘2°C capital stock’ for electricity generation: Committed cumulative carbon emissions from the electricity generation sector and the transition to a green economy [1] Архивировано 20 октября 2007 года. (англ.)
  6. ↑ Drax coal train hijackers sentenced [2]  (англ.) The Guardian, Friday 4 September 2009
  7. ↑ Ten years since Climate Camp: return to Drax [3] Архивная копия от 28 января 2017 на Wayback Machine  (англ.) Corporate Watch. Tue, 11/10/2016
  • Аракелян Э. К., Старшинов В. А. Повышение экономичности и маневренности оборудования тепловых электростанций. — М.: МЭИ, 1993. — 328 с. — ISBN 5-7046-0042-5.

Источник тепловой энергии — это… Что такое Источник тепловой энергии?


Источник тепловой энергии

Источник тепловой энергии — теплогенерирующая установка (тепловая электрическая станция или котельная), предназначенная для производства и отпуска тепловой энергии.

Смотри также родственные термины:

3.4.4 источник тепловой энергии (теплоты) : Теплогенерирующая энергоустановка или их совокупность, в которой производится нагрев теплоносителя за счет передачи теплоты сжигаемого топлива, а также путем электронагрева или другими, в том числе нетрадиционными способами, участвующая в теплоснабжении потребителей.

[ title=»Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок»] [7]

Источник тепловой энергии (теплоты) — теплогенерирующая энергоустановка или их совокупность, в которой производится нагрев теплоносителя за счет передачи теплоты сжигаемого топлива, а также путем электронагрева или другими, в том числе нетрадиционными способами, участвующая в теплоснабжении потребителей [5].

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

  • Источник телефонной нагрузки
  • источник тепловой энергии (теплоты)

Смотреть что такое «Источник тепловой энергии» в других словарях:

  • Источник тепловой энергии — энергоустановка, предназначенная для производства теплоты. Синонимы: Источник теплоты См. также: Источники тепловой энергии Теплоснабжение Финансовый словарь Финам …   Финансовый словарь

  • источник тепловой энергии — источник теплоты Теплогенерирующая энергоустановка или их совокупность, в которой производится нагрев теплоносителя за счет передачи теплоты сжигаемого топлива, а также путем электронагрева или другими, в том числе нетрадиционными способами,… …   Справочник технического переводчика

  • Источник тепловой энергии — 3) источник тепловой энергии устройство, предназначенное для производства тепловой энергии;… Источник: Федеральный закон от 27.07.2010 N 190 ФЗ (ред. от 25.06.2012) О теплоснабжении …   Официальная терминология

  • источник тепловой энергии — источник теплоты (тепловой энергии) энергоустановка, предназначенная для производства теплоты (тепловой энергии). (Смотри: Правила техники безопасности при эксплуатации теплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителей. Госэнергонадзор 7… …   Строительный словарь

  • источник тепловой энергии (теплоты) — 3.4.4 источник тепловой энергии (теплоты) : Теплогенерирующая энергоустановка или их совокупность, в которой производится нагрев теплоносителя за счет передачи теплоты сжигаемого топлива, а также путем электронагрева или другими, в том числе… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Радионуклидный источник тепловой энергии — 4. Радионуклидный источник тепловой энергии Радионуклидное энергетическое устройство, предназначенное для преобразования энергии продуктов спонтанного распада радионуклида в тепловую энергию Источник: ГОСТ 22212 85: Устройства энергетические… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • радионуклидный источник тепловой энергии — Радионуклидное энергетическое устройство, предназначенное для преобразования энергии продуктов спонтанного распада радионуклида в тепловую энергию. [ГОСТ 22212 85] Тематики устройства энергетические радионуклидные Обобщающие термины виды… …   Справочник технического переводчика

  • Источник теплоты (тепловой энергии) — энергоустановка, предназначенная для производства теплоты (тепловой энергии). Источник: snip id 2791: Правила эксплуатации теплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителей …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • потребитель тепловой энергии — 3.19 потребитель тепловой энергии : Лицо, приобретающее тепловую энергию, теплоноситель для использования на принадлежащих ему на праве собственности или ином законном основании теплопотребляющих установках либо для оказания коммунальных услуг в… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Поставщик тепловой энергии — 3.3. Поставщик тепловой энергии организация, осуществляющая поставку тепловой энергии на отопление жилого здания в соответствии с договором энергоснабжения, заключенным с управляющей организацией. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации


тепло — это… Что такое тепло?

  • ТЕПЛО — ср. тепель и теплота жен. невесомое вещество, более или менее наполняющее все тела, весь мир, или состоянье тела, вещества, которое рождает в живом существе особое чувство, как свет, грозница (электричество) и пр.; та же причина, тепло,… …   Толковый словарь Даля

  • ТЕПЛО — 1. ТЕПЛО1, тепла, мн. нет, ср. 1. То же, что теплота в 3 знач. и тепловая энергия (см. тепловой; физ.). Количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть данное тело на 1°, называется теплоемкостью. 2. Нагретое, теплое состояние чего нибудь… …   Толковый словарь Ушакова

  • ТЕПЛО — 1. ТЕПЛО1, тепла, мн. нет, ср. 1. То же, что теплота в 3 знач. и тепловая энергия (см. тепловой; физ.). Количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть данное тело на 1°, называется теплоемкостью. 2. Нагретое, теплое состояние чего нибудь… …   Толковый словарь Ушакова

  • тепло — 1. ТЕПЛО1, тепла, мн. нет, ср. 1. То же, что теплота в 3 знач. и тепловая энергия (см. тепловой; физ.). Количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть данное тело на 1°, называется теплоемкостью. 2. Нагретое, теплое состояние чего нибудь… …   Толковый словарь Ушакова

  • ТЕПЛО — 1. ТЕПЛО1, тепла, мн. нет, ср. 1. То же, что теплота в 3 знач. и тепловая энергия (см. тепловой; физ.). Количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть данное тело на 1°, называется теплоемкостью. 2. Нагретое, теплое состояние чего нибудь… …   Толковый словарь Ушакова

  • ТЕПЛО — 1. ТЕПЛО1, тепла, мн. нет, ср. 1. То же, что теплота в 3 знач. и тепловая энергия (см. тепловой; физ.). Количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть данное тело на 1°, называется теплоемкостью. 2. Нагретое, теплое состояние чего нибудь… …   Толковый словарь Ушакова

  • тепло — 1. ТЕПЛО1, тепла, мн. нет, ср. 1. То же, что теплота в 3 знач. и тепловая энергия (см. тепловой; физ.). Количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть данное тело на 1°, называется теплоемкостью. 2. Нагретое, теплое состояние чего нибудь… …   Толковый словарь Ушакова

  • тепло — (теплая) погода, погода шемчет, тепленько, ласково, приветливо, теплецо, нехолодно, тепловато, сердечность, горячо, жарко, нежно, мягко, теплынь, по летнему, жар, теплота Словарь русских синонимов. тепло 1. теплота, жар 2. тёплая погода; теплынь… …   Словарь синонимов

  • ТЕПЛО — ТЕПЛО, вид энергии, связанный с постоянным движением атомов и молекул. Ранее предполагалось, что это материальная субстанция, т. н. теплород, которая находилась внутри объектов и могла перетекать из одного в другой. В настоящее время принята… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • тепло — ТЕПЛО1, а, ср Погода, характеризующаяся достаточно высокой температурой воздуха летом, поздней весной и ранней осенью; Син.: теплынь, Ант.: холод. Наконец в апреле пришло долгожданное тепло. ТЕПЛО2, а, ср Перен. Состояние душевной, теплоты,… …   Толковый словарь русских существительных

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *