История искусства Экология энергетики Инженерная графика и машиностроительное черчение Математика решение задач и примеров Курс лекций по физике и электротехнике
Вода Применение в теплотехнических устройствах

Лекции по физике теория газов

Атомные электрические станции

На атомных электрических станциях тепловая энергия, служащая для производства пара, выделяется при делении ядер атомов вещества, называемого ядерным топливом (горючим). Ядерным горючим служит в основном обогащенный природный уран. Наиболее освоенным энергетическими реакторами являются водо-водянные (ВВЭР). Такой реактор представляет собой металлический корпус с размещенными в нем кассетами. Каждая кассета состоит из металлического кожуха с собранными в нем цилиндрическими стержнями. Стержни, в свою очередь, состоят из тонкостенной циркониевой оболочки, заполненной ураном. Стержни являются тепловыделяющими элементами (твэлами). Через корпус реактора, т. е через кассеты твэлов, насосами прогоняется теплоноситель (вода), который нагревается за счет теплоты, выделяющейся в результате реакции деления ядерного топлива. Ядра атомов урана U обладают способностью самопроизвольно делиться. Осколки делении разлетаются с огромной скоростью B-104 км/с). За счет преобразования кинетической энергии этих частиц в тепловую в твэлах выделяется большое количество теплоты. Преодолеть металлический кожух твэла способны только нейтроны. Попадая в соседние твэлы, они вызывают деление ядер 215U в них и создают цепную ядерную реакцию. Вода, являясь теплоносителем, одновременно выполняет также роль замедлителя нейтронов. Для поддержания цепной реакции нужны замедленные (тепловые) нейтроны, скорость которых не превышает 2 км/с.  Именно двоякая роль воды в реакторе подобного типа определила его название -- водо-водяной энергетический реактор (ВВЭР). Такой реактор называют также реактором на тепловых (медленных) нейтронах. Схема АЭС, в которой пар, направляемый в турбину, производится реактором, называется одноконтурной. Вода, в особенности содержащая твердые примеси, становится в корпусе реактора радиоактивной. Поэтому в одноконтурных АЭС все оборудование работает в радиационно- активных условиях. Это усложняет его эксплуатацию. Преимуществом их является лишь простота конструкции. В двухконтурных АЭС контуры первичного теплоносителя и рабочего тела разделены.  Теплоноситель, циркулирующий в первом контуре, является источником теплоты для второго контура, в парогенерирующем устройстве которого образуется пар для паротурбинной установки. В этом случае рабочее тело обладает заметно меньшей радиационной активностью, что упрощает эксплуатацию АЭС. Термодинамика адиабатического процесса: dQ=0 Несмотря на то, что мы поочерёдно рассмотрели процессы с V=const, P=const, T=const, список характерных газовых процессов этим не исчерпывается.

Чтобы избежать в первом контуре реактора вскипания воды, необходимо поддерживать в нем более высокое давление, чем давление пара но втором контуре двухконтурной схемы. Для уменьшения давления в реакторе можно использовать высококипящий теплоноситель (органические жидкости, жидкие металлы, кипящие при высоких температурах при отсутствии заметного избыточного давления) или газ. Для существующих АЭС характерен низкий перегрев пара. Пар поступает в турбину насыщенным, поэтому при достижении предельной влажности (по условиям эрозионного износа лопаток 8-12 %) он выводится из промежуточных ступеней турбины и пропускается через сепаратор для отделения влаги, а иногда и через пароперегреватель, затем пар снова поступает в последующие ступени турбины. Развитие и совершенствование оборудования АЭС позволило повысить КПД до 35 %, а единичную мощность энергоблоков довести до 1000 МВт и более. Себестоимость производимой на АЭС электроэнергии соизмерима с себестоимостью электроэнергии, отпускаемой ТЭС, использующими органическое топливо. Например, себестоимость электроэнергии на Ленинградской атомной электростанции мощностью 4000 МВт составляет примерно 0,5 коп/(кВт-ч). К настоящему времени появились и  другие типы реакторов. Использование, например, реакторов-размножителей на быстрых нейтронах позволяет воспроизводить ядерное горючее на 25—40 % больше затраченного топлива. При этом из 2J*U, находящегося в реакторе вместе с 235U, получается плутоний. Этот искусственно полученный изотоп плутония (в природе он не существует), так же как и уран, является ядерным горючим, поскольку легко самопроизвольно делится. Основным достоинством АЭС является независимость от источников сырья (урановых месторождений) благодаря компактности горючего, легкости его транспортировки и  продолжительности использования. На Нововоронежской АЭС на выработку 1 млн. кВт-ч электроэнергии расходуется всего около 200 г урана, что эквивалентно примерно 400 т угля. Экологическая чистота АЭС много выше, чем ТЭС, работающей на органическом  топливе, а вероятность аварии на них ничтожна. Поэтому атомная энергетика будет  развиваться и в будущем. Во Франции, например, в настоящее время 70 % электроэнергии  вырабатывается на АЭС. По мере развития безопасность АЭС неуклонно повышается, при этом учитывается и опыт имевших место, хотя и малочисленных, аварий, в том числе и на Чернобыльской АЭС в нашей стране.

Вопросы экологии при использовании теплоты. Токсичные газы продуктов сгорания.

Сажа - не единственное твердое вещество, содержащееся в ОГ. Другие твердые вещества образуются из содержащейся в дизельном топливе серы, а также в виде аэрозолей масла и несгоревшего топлива.

Последствия парникового эффекта. Одним из основных продуктов сгорания углеводородных топлив является диоксид углерода (СО2), который не относится к токсичным газам.

Термодинамическая температурная шкала определяется по одной реперной точке, в качестве которой взята тройная точка воды (температура, при которой лед, вода и насыщенный пар при давлении 609 Па находятся в термодинамическом равновесии). Температура этой точки по термодинамической шкале равна 273,16 К, (точно). Градус Цельсия равен Кельвину. В термодинамической шкале температура замерзания воды равна 273,15 К (при том же давлении, что и в Международной практической шкале), поэтому, по определению, термодинамическая температура и температура по Международной практической шкале связаны соотношением T=273,15+t. Температура T=0 называется нулем кельвин.
Trx rip читать далее.
Тепловой баланс