ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.05.2019
Просмотров: 4106
Скачиваний: 1
29.Использование энергии океанов и морей. Геотермальная и гидротермальная энергия. Термоядерная энергия.
Экологически чистая энергия морей и океанов может быть использована в волновых электростанциях (ВолнЭС), электростанциях морских течений (ЭСМТ) и приливных электростанциях (ПЭС), где происходит преобразование механической формы энергии воды в электрическую. Кроме того, имеются энергоустановки, которые используют наличие температурного перепала (градиента) между верхними и нижними слоями Мирового океана, — так называемые гидротермальные электростанции (ГиТЭС), а также разности солености в различных слоях морской воды.
Энергия волн. Так называемая волновая мощность Мирового океана оценивается в 2,7 млрд кВт, что составляет треть потребляемой в мире энергии. Средняя волна высотой 3 м несет примерно 90 кВт энергии на 1 м2 побережья. При определении целесообразности размещения ВолнЭС в том или ином месте исходят из плотности приходящей энергии, т. е. ее значения на единицу длины волнового фронта. Например, на ряде прибрежных участков Японии этот показатель составляет до 40 кВт/ч волнового фронта, в районе Гебридских островов (Великобритания) — 80 кВт/ч.
Принцип работы ВолнЭС состоит в преобразовании потенциальной энергии волн в кинетическую энергию пульсаций и пульсаций далее в однонаправленное усилие, которое впоследствие приводит во вращение вал электродвигателя. Волновые электростанции могут быть сооружены непосредственно на берегу, в акватории вблизи берега или в открытом море на различном удалении от берега. Главным преимуществом ВолнЭС является высокий уровень экологичности. Тем не менее, волновой энергетике присущ ряд недостатков: сравнительно низкая концентрация энергии, широкий спектр волновых колебаний, относительное непостоянство в пространстве и времени.
Энергия течений. Создание гидроэлектростанций, использующих энергию океанических течений (особенно таких как Гольфстрим и Куросио), признается одним из перспективных направлений развития океанской (морской) энергетики. Основным элементом таких гидроэлектростанций являются преобразователи, которые подразделяют на водяные и объемные насосы. К водяным насосам относят обычное лопастное колесо и различные его модификации (например, ленточное колесо с жесткими лопастями или устройства типа парашютов, автоматически раскрывающиеся при движении по потоку). Объемные насосы — это преобразователи типа сопла Вентури, у которого критическое сечение и срез расширяющейся части сопла соединены с атмосферой трубками. Жидкость в критическом сечении сопла движется со скоростью, большей скорости входящего потока. В результате создается пониженное давление, и воздух засасывается из атмосферы. После выхода из расширяющейся части сопла сжатый воздух поступает в напорную трубу, в которой расположена пневмотурбина.
Геотермальная энергия – это энергия тепла, которое выделяется из внутренних зон Земли на протяжении сотен миллионов лет. По данным геолого-геофизических исследований, температура в ядре Земли достигает 3000-6000 °С, постепенно снижаясь в направлении от центра планеты к ее поверхности. Извержение тысяч вулканов, движение блоков земной коры, землетрясения свидетельствуют о действии мощной внутренней энергии Земли. Ученые считают, что тепловое поле нашей планеты обусловлено радиоактивным распадом в ее недрах, а также гравитационной сепарацией вещества ядра.
Главными источниками разогрева недр планеты есть уран, торий и радиоактивный калий.
Кроме геотермальной энергии активно используется тепло воды. Вода – это всегда хотя бы несколько градусов тепла, а летом она нагревается до 25°С. Для этого необходима установка, действующая по принципу “холодильник наоборот”. Известно, что холодильник “выкачивает” из своей замкнутой камеры тепло и выбрасывает его в окружающую среду. Если пропускать воду через холодильный аппарат, то у нее тоже можно отбирать тепло. Горячий пар, который образуется в результате теплообмена, конденсируется, его температура поднимается до 110°С, а затем его можно пускать либо на турбины электростанций, либо на нагревание воды в батареях центрального отопления до 60-65° С. На каждый киловатт-час затрачиваемой на это энергии природа дает 3 киловатт-часа! По тому же принципу можно получать энергию для кондиционирования воздуха при жаркой погоде.Подобные установки наиболее эффективны при больших перепадах температур, как, например, в морях: на глубине вода очень холодна – около 4°С, а на поверхности нагревается до 25°С, что составляет 20 градусов разницы! Все необходимые инженерные разработки уже проведены и опробованы экспериментально (например, у атолла Каваратти в Лаккадивском архипелаге около юго-западного побережья Индии), осталось только претворить их в жизнь везде, где имеются подходящие природные условия.
Выделение термоядерной энергии – невероятно удивительно, поскольку очень маловероятной является сама реакция синтеза. Где-то в недрах Солнца соединяются протоны. О редчайшей случайности такого синтеза можно судить по тому, что даже при температуре и плотности глубин Солнца протон должен проблуждать в среднем 14 млрд. лет, непрерывно сближаясь с другими протонами, пока не произойдет это долгожданное событие — образование дейтрона. Но протонов в глубинах Солнца бесчисленно много, и поэтому все время то тут, то там происходят «чудеса»: в крошечных микровзрывах рождается тяжелый водород. И все новые порции термоядерной энергии освобождаются, вливаясь в звездный жар светила.
При реакции Д+Д и Д+Т при слиянии ядер дейтерия и трития образуется нестабильное ядро гелия-5, которое быстро распадается на альфа-частицу (гелия-4) и нейтрон с выделением энергии.
30. Влияние на окружающую среду литейного производства, производства механической обработки металлов, сварочного и окрасочного производств.
1. Литейные цеха.
Источники пылегазовыделения:
1) вогранки (печи)
2) электродуговые и индукционные печи
3) участки складирования и переработки шихты и формовочных материалов
4) участки выбивки и очистки литья
Количество выделений зависит также от типа оборудования.
Неорганизованные выбросы составляют до 40% от общего количества выбросов. Причины их образования: неплотность оборудования, выпуск металлов без очистки паров (разливка) — при этом образуются фенолы, формальдегиды и т.д. Количество и состав подобных загрязнений зависит от состава формовочных смесей, оборудования и способа выплавки.
Гальванические цеха.
В гальванических цехах образуются наиболее опасные и токсичные загрязнения в виде туманов (тонкодисперсных), паров, газов. Наиболее интенсивно образуются в процессах травления металлов (кислотного и щелочного).
В процессах травления металла: пары и туманы кислот в концентрации до 20 г/мин*м2 площади (для соляной кислоты — HCl); для серной кислоты H2SO4 — концентрация меньше.
При нанесении гальванических покрытий (воронение, фосфатирование, анодирование) — HF, кислоты, соединения Cr и других тяжелых металлов, HCN.
При подготовительных операциях (механическая очистка и обезжиривание поверхности) — пыль, пары бензина, керосина, органических растворителей, туманы щелочей.
5. Цеха механической обработки.
При механической обработке металлов образуются пыль, туманы масел.
При обработке древесины, графита — образуется в основном пыль.
При обработке полимерных материалов — пыль, пары различных химических веществ, входящих в состав обрабатываемых материалов (фенол, формальдегид, стирол и др.)
6. Участки сварки и резки металлов.
Основные загрязнения: сварочный аэрозоль, вредные газы.
На 1 кг электродов образуются: 40г пыли, 2г HF, 1,5г оксидов азота и CO (при ручной сварке). При автоматической сварке — в 1,5-2 раза меньше.
Состав сварочной пыли:
99% — частицы размером 10-3-1 мкм
1% — частицы размером 1-5 мкм
Химический состав определяется составом сварочных материалов и типом свариваемых металлов (Cr, Mg, фториды и т.д.)
При резке металлов образуется пыль (конденсат оксидов металла), вредные газы (CO, NOx, при плазменной резке — озон).
7. Участки пайки и лужения.
Основные выделения: CO, HF, аэрозоли (свинец).
В процессе пайки: выделения до 0,04 мг на 100 паек.
В процессе лужения (методом погружения в припой) — до 500 мг/ч*м2
8. Участки окраски (окрасочные цеха).
Основные загрязнения: пары органических растворителей (бензин, толуол) — до 10 г/м3.
Загрязнения образуются в процессе обезжиривания поверхностей, подготовки лакокрасочных материалов, нанесении лакокрасочных материалов на поверхность изделий, при сушке.
Если окраска производится распылением — выделяется окрасочный аэрозоль (до 1г/м3).