Какими способами можно получить тепловую энергию

​Тепловая энергия

Тепловая энергия – одна из форм энергии, которая образуется в результате движения частиц, составляющих предмет.

Сегодня в мире используются различные способы получения тепловой энергии:

• Сжигание органических расходных материалов
• Использование тепла грунта
• Использование солнечной теплоэнергии
• Получение тепла в результате естественных химических реакций
• Использование биореакторов

В случае со сжиганием органических материалов, тепловая энергии – один из продуктов процесса горения. Теплоэнергия, полученная таким образом, может преобразовываться в электроэнергию на специальных теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) и теплоэлектростанциях (ТЭС). Чаще всего в качестве расходного материала используется уголь или газ. Также могут использоваться в данных целях различные биомассы. Нефть практически не используется для получения тепловой энергии и преобразования её в электрическую. Традиционные способы получения теплоэнергии хоть и являются наиболее распространёнными, всё же активно критикуются в современном обществе. В основе критики находятся постулаты о необходимости бережного отношения к природе и недопустимости иссякания природных ресурсов.

Использование тепла непосредственно Земли – достаточно экологичный способ добычи теплоэнергии. Геотермальные источники бывают двух типов:

В процессе получения теплоэнергии используются паровые турбины и иные тепловые машины.

Получение тепла от солнечных лучей не стало популярным в глобальных масштабах. Тем не менее, работы в данном направлении продолжают вестись, и инженеры активно сотрудничают с архитекторами и экологами при создании энергопроизводящих домов и иных сооружений.

Получение тепла в результате естественных химических реакций (гниение, брожение и пр.), а также получение тепловой энергии с помощью биореакторов тоже пока не получили значительной популярности в мире. Количество теплоты, получаемой в результате такого производства, крайне мало в сравнении с другими способами получения теплоэнергии.

Источником тепловой энергии является специальная энергоустановка. Для увеличения тепловой энергии может различным образом использоваться сила трения.

«Жизненный цикл» тепловой энергии выглядит следующим образом:

В случае, если тепловая энергия не перерабатывается в электрическую, она используется для следующих нужд:

• Отопление жилых и нежилых помещений
• Горячее водоснабжение

Единицей измерения теплоэнергии является гигакалория (Гкал).

Для расчёта тепловой энергии, используемой для нужд отопления, используется следующая формула:

Q = V * ( T1 – T2 ) / 1000

Q – количество теплоэнергии

V – количество использованной горячей воды (в кубах)

Т1 – температура горячей воды

Т2 – температура холодной воды

В Беларуси основным способом получения теплоэнергии является сжигание природных ископаемых, там не менее, ведутся активные работы по экологизации данной отрасли энергетики. Что касается использования геотермальных ресурсов, то потенциал Беларуси в данной области достаточно низок – термальные воды расположены глубоко, из температура недостаточно высока, зато высок уровень минерализации. Использование солнечных батарей в промышленных масштабах не представляется эффективной методикой из-за особенностей климата Беларуси и относительно небольшого количества солнечных дней в году.

Источник

Источники тепловой энергии

Источники тепловой энергии могут быть самыми разными как по исполнению, так и по виду используемого топлива или другой энергии для преобразования в тепловую. Используется тепловая энергия для отопления помещений, получения горячей воды, приготовления пищи. С её помощью обжигается керамика, производятся и обрабатываются металлы и пластмассы, производятся различные виды топлива.

Источники тепла

Источники тепловой энергии подразделяются на 3 вида.

• Естественные источники, имеющиеся в окружающей нас природе. В первую очередь, это солнечные лучи и тепло земных недр. Во вторую очередь, это тепло от разложения органики. Другие естественные источники тепла можно не рассматривать, так как эффективность их использования слишком мала.
• Искусственные источники, использующие всевозможные и доступные виды топлива или другие виды энергий, такие как электричество и энергия атома.
• Вторичные источники. Это попутные источники тепла, созданные деятельностью человека. Дело в том, что все электрические приборы работают с выделением тепла. Причём холодильники и морозильники выделяют тепло постоянно. Постоянно выделяет тепло и сам человек. В домах с минимальными теплопотерями, построенных по технологии «Пассивный дом», вторичных источников тепла вполне хватает для поддержания комфортной температуры в помещениях. В таких домах оборудуется система вентиляции с рекуперацией воздушных потоков и при необходимости свежий воздух подогревается электрическими тенами.

Способы получения тепла из природных источников

1. Гелиосистемы. Предназначены для нагревания теплоносителя прямыми или рассеянными солнечными лучами. Представляет собой замкнутый контур с циркулирующим в нём теплоносителем. Циркуляция может быть свободной или принудительной. Излишнее тепло с помощью теплообменника передаётся в другой контур, где оно и используется по назначению. В качестве теплоносителя используется обыкновенная вода, в том случае если гелиосистема используется в тёплое время года. При круглогодичном использовании контур заполняется антифризом или маслом. Читать подробнее …
2. Геотермальные системы. Предназначены для извлечения тепла из глубин грунта. Причём, чем глубже происходит забор тепла, тем выше эффективность работы геотермальной системы. Система трёхконтурная. Теплоноситель первого контура отдаёт низкопотенциальное тепло земных недр в тепловой насос, который это тепло умножает в несколько раз и передаёт теплоносителю второго контура. Второй контур отдаёт тепло через теплообменник на конкретные хозяйственные нужды. Читать подробнее …
3. Воздушные сплит-системы. Предназначены для извлечения тепла из воздуха. Это обычные кондиционеры, работающие наоборот. Извлечение тепла и его умножение осуществляется тем же тепловым насосом. Современные модели могут извлекать тепло даже при температуре -35. Читать подробнее …
4. Получение тепла из разлагающейся органики. Самый бюджетный и при этом очень эффективный природный способ получения тепла. В процессе переработки бактериями растительных отходов выделяется большое количество тепла, которое можно отвести от компостной кучи и использовать для отопления и повседневных нужд. К тому же к концу отопительного сезона мы всегда имеем первоклассный компост. Читать подробнее …

Способы получения тепла от искусственных источников

1. Кирпичные дровяные печи. Самый народный способ получения и сохранения тепла. Несмотря на многообразие современных технологичных источников тепла, кирпичные печи по прежнему востребованы и не теряют своей популярности. А мастера и инженеры продолжают и дальше создавать новые эффективные и экономичные печи. Читать подробнее …
2. Твёрдотопливные котлы. Используются как для отопления, так и для нагрева воды. Конструктивно подразделяются на классические и длительного горения (пиролизные). Для загрузки подходит любое твёрдое топливо: дрова, щепа, гранулы, пеллеты, топливные брикеты всех видов, каменный уголь и т. д. При отсутствии механизированных загрузочных устройств, полностью независимы от электроснабжения. Обязательно устройство полноценного дымохода с хорошей тягой. Читать подробнее …
3. Дизельные котлы. Бывают только одноконтурными и используются только для отопления. Имеют открытую камеру сгорания. Имеется возможность менять горелку при переходе на другой вид жидкого топлива. Устанавливается в отдельном, хорошо вентилируемом помещении.
4. Электрические котлы. Могут быть установлены в любом сухом помещении дома. Абсолютно безшумные. В зависимости от конструкции бывают электродными индукционными, тэны в новых моделях уже не применяют. Электродные котлы недорогие и имеют самые малые габариты. Нуждаются в надёжном заземлении и могут терять эффективность при изменении химического состава теплоносителя. Предусмотрена возможность заполнения отопительной системы специальным антифризом. Индукционные котлы довольно дорогие, но эффективные и совершенно не капризные.
5. Газовые котлы. Бывают одноконтурные и двухконтурные. Одноконтурные используются исключительно для отопления. Двухконтурные имеют дополнительный контур для нагрева воды в бойлере. Бойлер используется как накопитель запаса горячей воды. При отсутствии бойлера в системе, второй контур может использоваться как постоянный источник горячей воды. Газовый котёл может использовать при отсутствии электроснабжения. В этом случае он должен быть оборудован пьезорозжигом. Устанавливается котёл в хорошо проветриваемом помещении. 70% установленных в России котлов именно газовые. Читать подробнее …
6. Водородные котлы. Новая технология позволяет обогревать помещения и нагревать воду используя в качестве топлива электричество и обыкновенную воду. Дымоход не требуется, отдельное помещение не обязательно. Стоимость таких котлов от 5 до 8 тыс долларов, но эксплуатация больших расходов не требует. Читать подробнее …
7. Когенерационные установки. Также как и водородные котлы, используют довольно свежие технологии. Приставка «ко» в названии означает «комби«. То есть, это установки для получения двух видов энергии одновременно, электрической и тепловой. Если же установка, в добавок ко всему производит холод, то это уже тригенерация. Производятся такие установки как для промышленных целей, так и для бытовых нужд. Читать подробнее …

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 4.5 / 5. Количество оценок: 19

Источник

Технология. 6 класс

Конспект урока

Технология, 6 класс

Урок 25. Тепловая энергия. Получение и использование тепловой энергии человеком

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке

1. Что такое «тепловая энергия».
2. Какими способами можно получать тепловую энергию.
3. Источники тепловой энергии: природные естественные и вторичные.

Тепловая энергия – форма энергии, связанная с движением атомов, молекул или других частиц, из которых состоит тело. Теплота, как и работа является не видом энергии, а только способом её передачи.

Тепловую энергию, получаемую из природных источников или добываемых горючих материалов, называют – первичной тепловой энергией.

Вторичной тепловой энергией – называют такую энергию, которая появляется в результате деятельности людей.

Основная и дополнительная литература по теме урока

1. Технология. 5 класс: учеб. пособие для общеобразовательных организаций / В. М. Казакевич, Г. В. Пичугина, Г. Ю. Семенова и др.; под ред. В. М. Казакевича. – М.: Просвещение, 2017.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Все тела состоят из атомов и молекул. Эти частицы находятся в непрерывном беспорядочном движении. Хаотичное движение атомов и молекул выражает то, что данное тело обладает тепловой энергией.

Чем больше скорость атомов и молекул какого-то тела, тем большей тепловой энергией оно обладает.

Первобытные люди добывали огонь трением или высекали его ударами кусков кремния друг о друга. Тем самым они увеличивали скорость движения атомов и молекул до такой величины, что древесина или мох воспламенялись.

В процессе увеличения скорости движения атомов и молекул выделяется тепловая энергия. Эта энергия требуется для обогрева жилищ в холодное время года. Тепловая энергия нужна для приготовления пищи. С помощью этой энергии производится многое из того, в чём нуждаются люди: выплавляют из руды металлы, обжигают посуду из глины, режут и сваривают металлы и пластмассы.

Тепловая энергия бывает природной естественной и вторичной.

Природными естественными источниками тепловой энергии для людей является солнце и нагретые недра Земли. Солнце передаёт энергию своим видимым и невидимым излучением. Разогретые недра Земли выбрасывают на поверхность очень горячую магму, раскалённые газы, кипящие струи воды.

Чаще всего тепловую энергию люди получают в результате сжигания различных видов топлива: древесины, торфа, угля, газа, нефти, нефтепродуктов.

Полученную таким образом тепловую энергию используют для отопления, выпаривания, расплавления, нагревания и других технологических процессов.

Тепловую энергию, получаемую от сжигания всех этих энергетических ресурсов, называют первичной тепловой энергией и она является основной в энергетике всех стран мира.

Вторичной тепловой энергией называют такую энергию, которая появляется в результате деятельности людей. Это нагретые вентиляционные выбросы из домов, тоннелей метро, производственных зданий, тепловых электростанций. Это горящие городские отходы. Вторичную тепловую энергию несут отработавшие горячие пар, вода, газы от промышленных производств, например тепловых электростанций, работающих доменных и мартеновских печей.

Начиная с 50-х годов XX века в качестве источника тепловой энергии используют ядерную энергию. Ядра атомов металла урана при определённых условиях распадаются с выделением очень большого количества тепловой энергии.

Например, при сгорании 1 грамма древесины удаётся получить столько энергии, сколько необходимо для горения лампочки мощностью 100 Ватт в течение 1 минуты. Количества энергии, получаемого при сгорании 1 грамма каменного угля, достаточно для горения лампочки мощностью 100 Ватт в течение 2 минут. А при распаде ядер урана массой 1 грамм уранового топлива выделяется такое количество, которого хватило бы для освещения в течение 1 часа домов и улиц города с шестьюдесятью тысячами жителей. Реакцией деления ядер урана люди научились управлять. В нашей стране и во многих других странах построены атомные электростанции.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля

Задание 1. Расставьте подписи к изображениям.

Источник