лучшие книги по экономике
Главная страница

Главная

Замовити роботу

Последние поступления

Форум

Создай свою тему

Карта сайта

Обратная связь

Статьи партнёров


Замовити роботу
загрузка...
Книги по
алфавиту

Б
В
Г
Д
Е
Ж
З
И
К
Л
М
Н
О

ЕКОЛОГІЯ І ЕКОНОМІКА

Страницы [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]
[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]
[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]

Найбільш небажаними солями у воді, яка застосовується в енергетиці та різних мийних системах, є карбонатні солі кальцію та магнію. Нормальні карбонатні солі CaCO3, MgCO3, які досить поширені в земній корі, у воді майже нерозчинні, але якщо вода містить діоксид вуглецю (СО2), то карбонати кальцію та магнію можуть переходити в розчин у вигляді кислих солей — гідрокарбонатів Сa(HCO3)2 і Mg(HCO3)2. Природна вода завжди розчиняє з повітря певну кількість діоксиду вуглецю, невелику, але достат­ню, щоб утворилися гідрокарбонатні розчинні солі кальцію та магнію. Відомо, що за нагрівання води, а тим більше за її кип’ятіння, розчинені в ній гази випаровуються, а солі випадають в осад, утворюючи «накип», що знижує ефективність роботи технологічного устаткування. Тверда вода потребує обов’язкового спеціального оброблення, щоб звільнити її від карбонатів кальцію та магнію. Характеристику питної води подано в табл. 31, 32, 33.

 

Таблиця 31

ГРАНИЧНО ДОПУСТИМИЙ ВМІСТ
ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ У ПИТНІЙ ВОДІ

Елементи

Вміст, mg/l

Елементи

Вміст, mg/l

Алюміній (Аl3+)

0,5

Фтор (F–) для різних кліматичних районів

0,7–1,5

Берилій (Ве2+)

0,0002

Залізо (Fe2+, Fe3+)

0,3

Молібден (Мо2+)

0,25

Марганець (Mn2+)

0,1

Миш’як (As3+, As5+)

0,05

Мідь (Cu2+)

1,0

Нітрати

45,0

Поліфосфати

3,5

Свинець (Pb2+)

0,03

Сульфати

500,0

Селен (Se6+)

0,001

Хлориди (Cl–)

350,0

Стронцій (Sr2+)

7,0

Цинк (Zn2+)

5,0

 

Таблиця 32

Основні параметри артезіанських свердловин,
що використовуються для живлення павільйонів
бюветного водозабезпечення м. Києва [121]


Горизонт

Глибина свердловини, метрів

Дебіт, м3 за годину

Юрський

від 256 до 337

25—75

Сеноманський

від 90 до 193

2—147

Таблиця 33

Основні якісні показники води
з артезіанських свердловин [121]

Горизонт

Жорсткість, мг. екв./л

Лужність, мг/л

Хлориди, мг/л

Сульфати, мг/л

Залізо, мг/л

Фтор, мг/л

Нітрати, мг/л

Нітрити, мг/л

Юрський

3,9—5,3

4—5,8

21—250

12,4—45

0,03—0,3

0,21—0,54

0

0

Сеноманський

4,2—6,6

5,2—7,6

5—50

2,6—35

0,1—0,29

0,14—0,47

0

0

В Україні, як і в інших країнах Європи, найбільшими споживачами води є хімічна (35—40 %) і металургійна (30—35 %) промисловості.
Слід зазначити, що нині витрати води у промисловості значно менші, ніж у сільському господарстві (майже вдвічі). Але найнебезпечніше забруднення токсичними відходами річок триває всупереч впровадженню у виробництво так званих «безвідходних технологій замкнутого циклу». Накопичені у відстійниках і «нейтралізаторах» токсичні відходи з часом у висококонцентрованих стоках однаково виходять у навколишнє середовище, завдаючи ще більшої шкоди.
Так, промислові регіони Німеччини в кінці 80-х рр. щорічно скидали в Рейн близько 250 тонн свинцю і 15 тонн кадмію, а в Ельбу — майже 4 тонни ртуті.
Поряд із природною водою широко в різних технологічних процесах використовується повітря атмосфери. Передовсім повітря витрачається в енергетичних агрегатах під час спалювання органічних носіїв (вугілля, газу, мазуту, бензину) — на теплових електростанціях і двигунах внутрішнього згоряння. Великі об’є­ми повітря використовують у металургії: для виготовлення 1 t сталі його потрібно понад 15 ?103 m3, 1 t міді — близько 60 ?103 m3. Повітря широко використовується для транспортування матеріалів (пневмотранспорт), для теплопередачі й охолодження технологіч­них об’єктів, як робоче тіло у пневматичних системах.
Фізичні характеристики атмосферного повітря було наведено в табл. 19.
За температури нижчої від –192°С і тиску 760 mmHg повітря зріджується в блакитну легкорухому рідину зі щільністю 960 kg/m3.
Оскільки температура кипіння кисню –183°С, тобто вища, ніж температура кипіння азоту — –196°С, то кисень легше перетво­рюється на рідину, ніж азот, унаслідок чого рідке повітря збагачується киснем. Рідке повітря можна досить довго зберігати в спеціальних термосах — посудинах Дьюара. Під час зберігання рідкого повітря вміст кисню в ньому додатково підвищується внаслідок випаровування азоту. Рідке повітря використовують у великих кількостях для добування з нього газів кисню, азоту, аргону та ін. методом ректифікації — перегонки. Горіння в чистому кисні відбувається швидше, ніж у повітрі, і теплота не витрачається на нагрівання азоту повітря. Цей ефект використовують для одержання високих температур (до 3200°С) за спалювання ацетилену чи водню у зварювальних апаратах.
Кисень інтенсифікує хімічні процеси багатьох виробництв. У доменному процесі за допомогою кисневого дуття збільшують продуктивність плавки. У виробництві сірчаної й азотної кислот, у процесі полімеризації етилену кисень застосовують як каталізатор (0,5 % у суміші з етиленом), що підвищує швидкість процесу та вихід поліетилену. Суміш зрідженого кисню з органічною речовиною (вугіллям, деревиною) має сильні вибухові властивості й застосовується в гірничодобувній технології для підривних робіт. На противагу кисню, другий компонент повітря — молекуляр­ний азот, є хімічно малоактивним газом. Атмосферний азот у великій кількості застосовують як вихідну речовину для синтезу аміаку та деяких інших сполук, а також як інертне середовище.
Аргон широко застосовується як інертний газ у спецметалургії, зварюванні, як робоче тіло у плазмотронах. Важливе значення у процесах нової технології мають інші інертні гази. Наприклад, гелій, вміст якого в атмосфері Землі становить частки процента і який є найстійкішим з інертних газів, він знов привертає до себе увагу.
Нині відновлюється інтерес до дирижаблебудування. Випробовуються дирижаблі, які можуть легко транспортувати великогабаритні конструкції (металеві опори електропередач, труби газонафтопроводів та ін.). Заповнення дирижаблів сумішшю 85 % гелію і 15 % водню є вогнебезпечним, а підйомна сила такої суміші менша, ніж у чистого водню лише на 7 %. Експлуатація дирижаблів буде економічною та водночас екологічно безпечною для навколишнього середовища. У контейнерах з гелієм зберігають і транспортують елементи ядерних реакторів, що виділяють тепло. Це підвищує екологічну безпеку.
У майбутньому, коли буде реалізовано в енергетиці реакцію ядерного синтезу гелію (основа енергетики сонця й зірок), гелій, як побічний продукт, стане доступним і іншим галузям промисловості. Зрозуміло, що це водночас вирішить і екологічні проблеми енергогенеруючих технологій.


3.2. Матеріально-енергетичні баланси промислового виробництва та шляхи
вирішення еколого-виробничих проблем

 


Зміст: енергетика, металургія, хімія — основні галузі економіки та джерела токсичних відходів. Альтернативні екологічно досконалі технології та економічні проблеми їх упровадження. Людина як носій праці.
3.2.1. Технологічні та екологічні проблеми
енергозабезпечення економічної діяльності
Енергія — рушійний фактор економічної діяльності та її фізична «валюта».
Економічну й екологічну доцільність експлуатації тієї чи тієї технології конверсії внутрішньої («законсервованої») енергії природного ресурсу в енергію фізичної економічної вартості зумовлено співвідношенням частини отриманої «чистої» енергії А до частини, яка повертається для забезпечення процесу конверсії та компенсації екологічного збитку Б («енергетичного штрафу»). Концепція чистого виходу енергії ілюструється схемою рис. 59.



А — «чиста» енергія, яка надходить
для використання в промисловості й побуті.
Б — «енергетичний штраф», необхідний
для процесу конверсії вихідної енергії.
Рис. 59. Концепція чистого виходу
конверсії енергії

За цією концепцією економічно й екологічно виправданим виробництво енергії може бути тільки у відношенні А/Б > 2.
Наприклад, коли роз­рахунок показує, що добування 1 тонни нафти потребує електроенергії близько половину від тієї, яка з неї буде отримана за промислової конверсії її внутрішньої енергії в електричну, то навряд
чи слід вважати таке виробництво електроенергії економічно до-
цільним.
Отже, з економічного погляду проблема вибору енергоносія для виробництва енергії не в тому, яка його питома теплота згоряння чи скільки енергії виділяється за розщеплення ядер урану, а скільки з таких енергетичних джерел після того, як буде виплачений весь «енергетичний штраф», залишиться для використання в промисловості й побуті.
Виходячи з цих еколого-економічних положень, у наступних підрозділах проаналізуємо конкретні сучасні технологічні системи конверсії внутрішньої енергії різних форм енергоносіїв у механічну й електричну енергії. Але спочатку нагадаємо теоретичний аспект проблеми. За першим законом термодинаміки, передача енергії системі чи від системи може відбуватися у двох формах: теплоти q і роботи А. Відповідно до цього внутрішня енергія системи U, від якої передається енергія, зміниться на:
                                            (1)
У промисловій енергетиці ми переважно маємо справу з формою роботи, пов’язаною з розширенням системи. Наприклад, пара (Н2О) до енергетичної турбіни електроагрегату надходить під тиском 50 МРа і виходить із турбіни з тиском, близьким до атмосферного. Отже, об’єм системи збільшується майже в 500 разів. При цьому виконана робота визначатиметься з рівняння:
                                            (2)
де Р0 — зовнішній тиск, а DV — зміна об’єму. Оскільки система пари виконує роботу над системою турбіни, то внутрішня енергія пари зменшується, що відповідає від’ємному знаку.
Другий приклад: згоряння пального у двигуні внутрішнього згоряння. Так, за повного згоряння в циліндрі двигуна одного умовного моля (С6Н14) рідкого пального (близько 100 cm3) за реакцією 2С6Н14 + 19О2 = 12СО2 + 14Н2О на кожний моль рідкого палива утворюється 13 молей газу. Оскільки за законом Авогадро кожний моль будь-якого газу займає об’єм у 22,4 літра (22,4·103 cm3), то сумарний об’єм утвореного газу (без урахування температури) буде в разів більший, ніж об’єм рідкого пального. Відповідно до такої схеми корисну роботу згоряння пального можна було б оцінити за формулою (2).
У нашому прикладі з двигуном внутрішнього згоряння робота виконується хімічною системою тільки за рахунок збільшення об’єму системи (2). Якщо в (1) підставимо значення A з (2), то одержимо
                                       (3)
де q — саме та частка зміни внутрішньої енергії , яка не реалізується в енергію роботи, а відображує перетворення її на теплову енергію нагрівання системи двигуна й вихлопних
газів.
З відомої нам формули , розглянутої в розділі другого закону термодинаміки, коефіцієнт корисної дії  зростатиме зі збільшенням різниці між температурою в камері згоряння й температурою вихлопних газів (Тп – Тх).
Виникає питання, чим саме зумовлено різницю Tн і Tх? Відповідь на це питання дамо далі.

 

Якість енергії: техніко-економічна та екологічна характеристика енергоносіїв.
У розділі, присвяченому термодинаміці, ми вже обговорювали це питання стосовно природничих процесів конверсії енергії, характеризуючи якість енергії як її концентрованість. Що вища така характеристика енергії, то вищою буде її здатність перетворюватися з меншими витратами в більш концен-
тровану форму.
Встановлено, що з кожних 10 000 J сонячної енергії, яка надходить на фотосинтез рослини, остання концентрує в більш якісній формі міжатомного хімічного зв’язку біомаси лише одну соту — 100 J, з яких, у свою чергу, може бути конвертовано в енергію біомаси травоїдної тварини вже одну десяту — 10 J, і хижака — 1 J [117, Т. 1, 168—171].
Другий напрям концентрованості енергії рослинної біомаси — це її послідовна концентрація у вигляді природних горючих копалин, що їх використовує сучасна економіка як енергоносії (торф, вугілля, нафта і газ).
На рис. 60 наведено схему послідовної конверсії сонячної енер­гії в електричну відповідно до сучасної технології з ланкою теплової електростанції.

Страницы [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]
[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]
[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]


ВНИМАНИЕ! Содержимое сайта предназначено исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права принадлежат их законным правообладателям. Любое использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие или полученные в связи с использованием содержимого сайта.
© 2007-2017 BPK Group.