Способы преобразования предмета труда

Механический способ связан с механическим изменением формы изделия

Химический способ предполагает – преобразование предмета труда за счет изменения химического состава вещества в результате процессов окисления, восстановления, ионного обмена и т.п.

Энергетический способ предполагает непосредственное воздействие на общие/частные процессы преобразования предмета труда электрической, электромагнитной, ядерной и других видов энергии, такие как растениеводство, электростатическая окраска, инфракрасная сушка, закалка токами высокой частоты, ультразвуковая стирка, микроволновый разогрев.

16. Энергетика. Большая и малая энергетика.

Энергия – общая мера различных форм движения материи.

Виды энергии:

Ø Внутренняя энергия тела (все виды энергии кроме потенциальной и кинетической), мерой измерения которой является количество теплоты

Ø Механическая энергия

Ø Химическая энергия

Ø Электромагнитная энергия

Ø Гравитационная энергия

Ø Ядерная энергия и др.

В широком смысле энергетика — это отрасль народного хозяйства и направление науки, охватывающее изучение и использование различных форм природной энергии, включая ее производство, передачу, распределение и потребление в разных формах для приведения в действие средств труда.

В задачи энергетики входит обеспечение массового

• производства энергии,

• передачи (обеспечиваемая линиями электропередачи, тепло- и газотрассами и т.п.),

• распределение (обеспечиваемое трансформаторными подстанциями и т.п.) и

• потребление энергии

Решением этих задач в промышленных объемах на основе использования электростанций, объединяемых в электрические сети, централизованных распределительных устройств занимается

Большая энергетика».

Существует еще традиционная, или некоммерческая, энергетика, называемая «малой энергетикой». К ней относятся автономные источники энергии (солнечные, ветровые, химические источники энергии, двигатели внутреннего сгорания), а также подвижные электростанции различных типов. К традиционной энергетике относят также исторически сложившиеся способы получения тепловой энергии для обогрева жилищ и приготовления пищи, эксплуатируемые автономно.

1. Понятие энергосистемы. Основные объекты энергосистемы и их взаимосвязь.

Энергетическая система (энергосистема) — совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединённых между собой и связанных общностью режимов в непрерывном процессе производства, преобразования, передачи и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом.

Централизованная энергетическая продукция бывает двух видов — электрическая энергия и тепловая энергия. Соответственно энергетическая система страны условно делится на электроэнергетическую и теплоэнергетическую. Обе эти системы тесно связаны между собой техникой и технологией, поскольку на одном и том же оборудовании тепловых и атомных электростанций осуществляется производство и электрической и тепловой энергии. Однако, поскольку физические процессы и технические элементы этих систем сильно различаются, они имеют и самостоятельное управление.

Энергетическая система (энергосистема) — в общем смысле совокупность энергетических ресурсов всех видов, а также методов и средств для их получения, преобразования, распределения и использования, которые обеспечивают снабжение потребителей всеми видами энергии. В энергосистему входят системы электроэнергетическая, нефте- и газоснабжения, угольной промышленности, ядерной энергетики и другие. Обычно все эти системы объединяются в масштабах страны в единую энергетическую систему, в масштабах нескольких районов — в объединённые энергосистемы. Объединение отдельных энергоснабжающих систем в единую систему также называют межотраслевым топливно-энергетическим комплексом, оно обусловлено прежде всего взаимозаменяемостью различных видов энергии и энергоресурсов.

Часто под энергосистемой в более узком смысле понимают совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, которые соединены между собой и связаны общими режимами непрерывных производственных процессов преобразования, передачи и распределения электрической и тепловой энергии, что позволяет осуществлять централизованное управление такой системой. В современном мире снабжение потребителей электроэнергией производится от электростанций, которые могут находиться вблизи потребителей или могут быть удалены от них на значительные расстояния. В обоих случаях передача электроэнергии осуществляется по линиям электропередачи. Однако в случае удалённости потребителей от электростанции передачу приходится осуществлять на повышенном напряжении, а между ними сооружать повышающие и понижающие подстанции. Через эти подстанции с помощью электрических линий электростанции связывают друг с другом для параллельной работы на общую нагрузку, также через тепловые пункты с помощью теплопроводов, только на гораздо меньших расстояниях связывают между собой ТЭЦ и котельные. Совокупность всех этих элементов называют энергосистемой, при таком объединении возникают существенные технико—экономические преимущества:

§ существенное снижение стоимости электро- и теплоэнергии;

§ значительное повышение надёжности электро- и теплоснабжения потребителей;

§ повышение экономичности работы различных типов электростанций;

§ снижение необходимой резервной мощности электростанций.

Такие огромные преимущества в использовании энергосистем привели к тому, что уже к 1974 году лишь менее 3 % всего количества электроэнергии мира было выработано отдельно работавшими электростанциями. С тех пор мощность энергетических систем непрерывно возрастала, а из более мелких создавались мощные объединённые системы.

1. Способы получения электроэнергии.

Генерация электроэнергии — это процесс преобразования различных видов энергии в электрическую на индустриальных объектах, называемых электрическими станциями. В настоящее время существуют следующие виды генерации:

Тепловая электроэнергетика. В данном случае в электрическую энергию преобразуется тепловая энергия сгорания органических топлив. К тепловой электроэнергетике относятся тепловые электростанции (ТЭС), которые бывают двух основных видов:

§ Конденсационные (КЭС, также используется старая аббревиатура ГРЭС);

§ Теплофикационные (теплоэлектроцентрали, ТЭЦ). Теплофикацией называется комбинированная выработка электрической и тепловой энергии на одной и той же станции;

КЭС и ТЭЦ имеют схожие технологические процессы. В обоих случаях имеется котёл, в котором сжигается топливо и за счёт выделяемого тепла нагревается пар под давлением. Далее нагретый пар подаётся в паровую турбину, где его тепловая энергия преобразуется в энергию вращения. Вал турбины вращает ротор электрогенератора — таким образом энергия вращения преобразуется в электрическую энергию, которая подаётся в сеть. Принципиальным отличием ТЭЦ от КЭС является то, что часть нагретого в котле пара уходит на нужды теплоснабжения;

Ядерная энергетика. К ней относятся атомные электростанции (АЭС). На практике ядерную энергетику часто считают подвидом тепловой электроэнергетики, так как, в целом, принцип выработки электроэнергии на АЭС тот же, что и на ТЭС. Только в данном случае тепловая энергия выделяется не при сжигании топлива, а при делении атомных ядер в ядерном реакторе. Дальше схема производства электроэнергии ничем принципиально не отличается от ТЭС: пар нагревается в реакторе, поступает в паровую турбину и т. д. Из-за некоторых конструктивных особенностей АЭС нерентабельно использовать в комбинированной выработке, хотя отдельные эксперименты в этом направлении проводились;

Гидроэнергетика. К ней относятся гидроэлектростанции (ГЭС). В гидроэнергетике в электрическую энергию преобразуется кинетическая энергия течения воды. Для этого при помощи плотин на реках искусственно создаётся перепад уровней водяной поверхности (т. н. верхний и нижний бьеф). Вода под действием силы тяжести переливается из верхнего бьефа в нижний по специальным протокам, в которых расположены водяные турбины, лопасти которых раскручиваются водяным потоком. Турбина же вращает ротор электрогенератора. Особой разновидностью ГЭС являются гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Их нельзя считать генерирующими мощностями в чистом виде, так как они потребляют практически столько же электроэнергии, сколько вырабатывают, однако такие станции очень эффективно справляются с разгрузкой сети в пиковые часы.

В последнее время исследования показали, что мощность морских течений на много порядков превышает мощность всех рек мира. В связи с этим ведётся создание опытных морских гидроэлектростанций.

Альтернативная энергетика. К ней относятся способы генерации электроэнергии, имеющие ряд достоинств по сравнению с «традиционными», но по разным причинам не получившие достаточного распространения. Основными видами альтернативной энергетики являются:

Ветроэнергетика — использование кинетической энергии ветра для получения электроэнергии;

Гелиоэнергетика — получение электрической энергии из энергии солнечных лучей;

Общими недостатками ветро- и гелиоэнергетики являются относительная маломощность генераторов при их дороговизне. Также в обоих случаях обязательно нужны аккумулирующие мощности на ночное (для гелиоэнергетики) и безветренное (для ветроэнергетики) время;

Геотермальная энергетика — использование естественного тепла Земли для выработки электрической энергии. По сути геотермальные станции представляют собой обычные ТЭС, на которых источником тепла для нагрева пара является не котёл или ядерный реактор, а подземные источники естественного тепла. Недостатком таких станций является географическая ограниченность их применения: геотермальные станции рентабельно строить только в регионах тектонической активности, то есть, там, где естественные источники тепла наиболее доступны;

Водородная энергетика — использование водорода в качестве энергетического топлива имеет большие перспективы: водород имеет очень высокий КПД сгорания, его ресурс практически не ограничен, сжигание водорода абсолютно экологически чисто (продуктом сгорания в атмосфере кислорода является дистиллированная вода). Однако в полной мере удовлетворить потребности человечества водородная энергетика на данный момент не в состоянии из-за дороговизны производства чистого водорода и технических проблем его транспортировки в больших количествах. На самом деле, водород - всего лишь носитель энергии, и никак не снимает проблемы добычи этой энергии.

Приливная энергетика использует энергию морских приливов. Распространению этого вида электроэнергетики мешает необходимость совпадения слишком многих факторов при проектировании электростанции: необходимо не просто морское побережье, но такое побережье, на котором приливы были бы достаточно сильны и постоянны. Например, побережье Чёрного моря не годится для строительства приливных электростанций, так как перепады уровня воды на Чёрном море в прилив и отлив минимальны.

Волновая энергетика при внимательном рассмотрении может оказаться наиболее перспективной. Волны представляют собой сконцентрированную энергию того же солнечного излучения и ветра. Мощность волнения в разных местах может превышать 100 кВт на погонный метр волнового фронта. Волнение есть практически всегда, даже в штиль ("мёртвая зыбь"). На Чёрном море средняя мощность волнения примерно 15 кВт/м. Северные моря России - до 100 кВт/м. Использование волн может обеспечить энергией морские и прибрежные поселения. Волны могут приводить в движение суда. Мощность средней качки судна в несколько раз превышает мощность его силовой установки. Но пока волновые электростанции не вышли за рамки единичных опытных образцов.

1. Химическая промышленность. Основные направления.

Химическая промышленность – комплексная отрасль, определяющая, наряду с машиностроением, уровень НТП, обеспечивающая все отрасли народного хозяйства химическими технологиями и материалами, в том числе новыми, прогрессивными и производящая товары массового народного потребления.

Химическая промышленность представляет собой одну из ведущих отраслей тяжелой индустрии, является научно-технической и материальной базой химизации народного хозяйства и играет исключительно важную роль в развитии производительных сил, укреплению обороноспособности государства и в обеспечении жизненных потребностей общества. Она объединяет целый комплекс отраслей производства, в которых преобладают химические методы переработки предметов овеществленного труда (сырья, материалов), позволяет решить технические, технологические и экономические проблемы, создавать новые материалы с заранее заданными свойствами, заменять металл в строительстве, машиностроении, повышать производительность и экономить затраты общественного труда. Химическая промышленность включает производство нескольких тысяч различных видов продукции, по количеству которых уступает только машиностроению.

Значение химической промышленности выражается в прогрессивной химизации всего народнохозяйственного комплекса: расширяется производство ценных промышленных продуктов; происходит замена дорогого и дефицитного сырья более дешевым и распространенным; производится комплексное использование сырья; улавливаются и утилизируются многие производственные отходы, в том числе вредные в экологическом отношении. На базе комплексного использования разнообразного сырья и утилизации производственных отходов химическая индустрия образует сложную систему связей со многими отраслями промышленности и комбинируется с переработкой нефти, газа, угля, с черной и цветной металлургией, лесной промышленностью. Из таких сочетаний складываются целые промышленные комплексы.

В основе производственного процесса в химической промышленности чаще всего лежит преобразование молекулярной структуры вещества. Продукцию этой отрасли народного хозяйства можно подразделить на предметы производственного назначения и предметы длительного или кратковременного личного пользования.

Потребители продукции химической промышленности находятся во всех сферах народного хозяйства. Машиностроение нуждается в пластических массах, лаках, красках; сельское хозяйство – в минеральных удобрениях, препаратах для борьбы с вредителями растений, в кормовых добавках (животноводство); транспорт – в моторном топливе, смазочных материалах, синтетическом каучуке. Химическая и нефтехимическая промышленность становится источником сырья для производства товаров широкого потребления, особенно химических волокон и пластмасс. Современное самолетостроение, реактивная техника, радиолокация, космическая техника, ракетостроение немыслимы без использования синтетических материалов и новых видов синтетического горючего.