5. Рациональное использование энергии – основа устойчивого развития биосферы. Наблюдение за энергетическими потоками. Виды энергетики.

Термодинамика устанавливает свойства систем (внутренняя энергия, теплота, работа), не прибегая к детальному рассмотрению процессов на молекулярном уровне.

Практическая ценность энергии определяется той ее частью, которая превращается в полезную работу.

Мера превратимой энергии в полезную работу называется эксергией. Она измеряется количеством механической или др. формы энергии, которая получена от данной системы в результате перехода из одного состояния в состояние равновесия с окружающей средой. При совершении работы за счет кинетической или потенциальной энергии, эксергия численно равна величине энергии.

Принципы рационального использования энергии решаются различными методами в промышленности и транспорте. В промышленности главная задача – использование вторичных энергетических ресурсов, а на транспорте – повышение КПД по преобразованию тепловой энергии в механическую.

Общие проблемы: учет экономических последствий применения энергетических устройств; экономное расходование энергетических ресурсов; выбор наиболее рационального пути преобразования одного вида энергии в др.

Решение этих проблем – сохранение устойчивого развития биосферы. Рациональное использование энергии непосредственно связанно с эффективностью источников энергии, которые делятся на:

• Традиционные источники (ГЭС, ТЭС, АЭС, двигатели внутреннего сгорания)

• Альтернативные источники (геотермальные, биоэнергетика, ветроэнергетика)

• Смешанные источники (атомно-водородные и солнечно-водородные установки)

Альтернативные и смешанные источники энергии, несмотря на высокие эколого-экономические показатели, составляют незначительную долю от традиционных.

6.Метод материального баланса. Составление материальных балансов технологических процессов. Виды материальных балансов экологических систем.

С целью выяснения причин загрязнения окружающей среды составляют материальные балансы источников выбросов и сбросов вредных веществ. Уравнения материального баланса основаны на законе сохранения веществ, позволяют решать следующие задачи:

– определить массу токсичных веществ, попадающих в атмосферу, воду, почву;

– рассчитать концентрации вредных веществ в выбросах и сбросах;

– рассчитать эксплуатационные характеристики очистных сооружений, технологических процессов, промышленных предприятий;

– выдать рекомендации и принять решения по вводу в действие систем охраны труда или природоохранных мероприятий.

Основные уравнения материального баланса следующие:

Примеры других материальных балансов экологических систем: газовый баланс (частный случай – кислородный баланс); баланс экологических компонентов – количественное сочетание газов, воды, растений, животных и др. организмов, обеспечивающих экологическое равновесие определенного типа.

7.Расчет количества загрязняющих веществ, выделяющихся при горении топлива.

К вредным веществам, выделяющимся в результате горения, относят: угарный газ (СО), оксиды азота (NO_х), оксид серы (SO₂), твердые вещества и бензперен (С₂₀Н₁₂).

Существуют два метода расчета количества загрязняющих веществ, образующихся при горении топлива: метод удельных показателей выбросов вредных веществ и метод параметров работы технологического оборудования.

Метод удельных показателей выбросов вредных веществ относится к упрощенному расчету. Этот метод дает оценочные суммарные количества вредных веществ, поступающих в атмосферу:

M_i= α_iQ_i(1–η_i)

где M_i–масса загрязняющего вещества, кг; Q_i –количество сжигаемого топлива, кг; α_i–удельный показатель выброса, кг/кг; η_i–КПД газоочистки или золоуловителя.

Удельный показатель выброса вещества зависит от вида топлива, топочного устройства, условий сжигания горючего вещества.

Определение выбросов загрязняющих веществ по параметрам работы технологического оборудования основано на учете эксплуатационных характеристик устройств, в которых сжигается топливо.

Количество золы и несгоревшего жидкого и твердого топлива рассчитывают по формуле:

М_тв = ВАf(1-η)

В- расход топлива т/год; А- зольность топлива на рабочую массу, %; η -доля частиц, улавливаемая золоуловителем; f- коэффициент улавливания.