Энергетического состояния

В планах десятой пятилетки была особо выделена ведущая роль и значение эффективности производства и повышения качества труда. Повышение эффективности энергетического производства состоит в совершенствовании технико-экономических показателей ТЭС — удельных расходов условного топлива на тепло и электроэнергию, себестоимости продукции, производительность труда.

Технология производства электроэнергии на ТЭС с использованием органических топлив связана с превращением практически всех затраченных материальных ресурсов и большей части энергии топлива в отходы, выбрасываемые в окружающую среду. Отходы энергетического производства с использованием ядерного топлива существенно ниже, что связано с более высокой теплотой сгорания топлива.

Новое издание книги существенно отличается от предыдущего. Изменена последовательность изложения материала. Так, влияние техники и энергетики на окружающую среду рассмотрено в заключительной пятой главе, что представляется более удобным для изучения этих вопросов, так как предшествующие'главы знакомят читателя с принципами работы энергетического оборудования и с проблемами развития энергетических систем. Все главы книги переработаны с учетом изменений в развитии электроэнергетических систем., новых тенденций и новых показателей, характеризующих основные стадии энергетического производства. Отражены решения XXVII съезда КПСС и «Основные направления перестройки высшего и среднего специального образования в стране», определяющие развитие энергетики и подготовку инженеров высокой квалификации. Опущены или сокращены некоторые теоретические положения, поясняющие процессы в энергетических установках, которые изучаются подробнее в последующих специальных дисциплинах. Однако авторы, как и в предыдущем издании, стремились изложение сделать логически завершенным и по возможности раскрывали физические закономерности, лежащие в основе рассматриваемых процессов.

Развитие энергетического производства, совершенствование энергетической техники рассматривается в книге в историческом аспекте. Современное состояние и перспективы энергетики излагаются с учетом ее перестройки.

Получение энергии необходимого вида и снабжение ею потребителей происходит в процессе энергетического производства, в котором можно выделить пять стадий.

Получение энергии необходимого вида и снабжение этой энергией потребителей происходят в процессе энергетического производства, в котором можно выделить пять стадий.

ядерной энергией, углем, искусственным жидким и газообразным топливом и другими менее ограниченными или возобновляемыми энергоресурсами, составляющее основное его содержание, само по себе не приведет ни к улучшению качества энергии у потребителей,; ни к снижению ее стоимости. Наоборот, будет происходить заметное удорожание первичных энергоресурсов и даже конечной энергии. Одновременно будет резко возрастать капиталоемкость энергетического производства.

Во-вторых, рассмотренный пример касается лишь одной стадии производства энергии — сжигания топлива и связанного с ней процесса улавливания золы. Проблемы же экологического характера возникают по всей цепочке производства и потребления энергии: добыча, транспортировка и переработка топлив, транспорт энергии, а также влияние отходов энергетического производства не только на воздушную среду, но и на водные источники и земельные ресурсы. Так, по данным Сумского филиала Харьковского политехнического института, в структуре экономического ущерба от комплексного воздействия на природную среду крупной ТЭС и угольного разреза доля ущерба от загрязнения атмосферы составляет около 80 %, загрязнения водных источников и изъятия земель — по 10 %. В то же время следует отметить, что процесс добычи углей также сопровождается пылевыми и газообразными выбросами, без учета которых характеристика экологической вредности топливоиспользования будет далеко не полной. Например, существенно отличаются друг от друга по экологическим последствиям подземная и открытая добыча

Основой для анализа и формулирования рекомендаций на дальнейшее совершенствование энергетического производства послужили материалы научно-исследовательских, проектно-изыскательских институтов и других организаций, публикации ученых и, наконец, личный опыт автора, полученный им за Длительное время работы в области энергетики и электрификации страны.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Эти мероприятия охватывают весь круг вопросов, связанных с повышением надежности и качества энергоснабжения народного хозяйства, улучшением топливно-энергетического баланса страны, главным образом за счет опережающих темпов роста производства электроэнергии на АЭС и ГЭС, совершенствованием планирования энергетического производства и капитального строительства, повышением экономической эффективности работы отрасли и предусматривают выполнение ряда разработок нормативного и методического характера. В частности, предусматривается для планирования развития электроэнергетики и оценки ее деятельности с учетом особенностей отрасли устанавливать в пятилетних и годовых планах показатели: по производству электроэнергии и отпуску тепловой энергии, по удельным расходам топлива на отпущенную с щин электроэнергию и с коллекторов тепловую энергию, по общему фонду заработной платы и лимиту численности рабочих и служащих, по общей сумме прибыли.

Рассмотрим, какова природа энергетических уровней, которыми обладают ионы редкоземельной группы элементов. Как известно из курса физики, для полного определения стационарного энергетического состояния электрона необходимо столько квантовых чисел, сколько степеней свободы имеет электрон, т. е. с учетом спина используется четыре квантовых числа — главное п = 1, 2, 3,...,я, азимутальное / =~ 0, 1,2, 3,..., п — 1, магнитное m = 0, ± 1,..., ± / и спин S •= ± 1. Используя конкретные комбинации квантовых чисел, можно объяснить строение электронных оболочек любых элементов периодической системы, принимая Е.О внимание принцип Паули, согласно которому в атоме (ионе) не может быть двух электронов с одинаковым набором квантовых чисел. Электронная конфигурация многоэлектронных систем (атомов или ионов) определяется суммарными квантовыми числами, которые зависят от природы взаимодействия между электронами.

Известно, что для описания энергетического состояния свободных электронов в газовом разряде и в других случаях используется классическая функция распределения

53 Известно, что для описания энергетического состояния свободных электро-

Метод переменных состояния. Аналогично любой динамической системе в электрической цепи процессы перехода из одного режима в другой, происходящие во времени, связаны с изменением ее энергетического состояния. Выбор в качестве искомых переменных величин, характеризующих энергетическое состояние электрической цепи, позволяет минимизировать число переменных в системе дифференциальных уравнений.

В пассивных электрических цепях с резисторами переходные процессы, связанные с изменением энергетического состояния электрической цепи, постепенно затухают (при наличии в системе элементов, в которых энергия электромагнитного поля преобразуется в другие виды энергии). В линейных электрических цепях преходящие составляющие токов и напряжений являются суммой экспоненциальных членов, которые обычно уменьшаются со временем. Скорость уменьшения этих составляющих определяется отрицательными вещественными частями собственных чисел матрицы А. Для пассивных линейных электрических цепей чем больше по модулю вещественная часть собственного числа, тем скорее уменьшается влияние данного члена на последующий процесс.

В отличие от тока в индуктивности /L и напряжения на емкости ис напряжение на индуктивности UL и ток в емкости /с могут изменяться скачком, так как согласно (1.9) и (1.12) они являются производными от i' и ис и с ними непосредственно не связана энергия магнитного и электрического полей. Значения токов в индуктивности iL(0 + ) и напряжений на емкостях мс(0 + ) образуют начальные условия задачи. В зависимости от начального энергетического состояния цепи различают два типа задач расчета переходных процессов: задачи с нулевыми начальными условиями, когда непосредственно после коммутации (при f = 0 + ) /L(0 + ) = 0; мс(0 + ) = 0 (т. е. И//,(0 + )+ РКС(0 + ) = 0) и задачи с ненулевыми начальными условиями, когда /L(0 + )/0 и (или) мс(0+)^0 (т. е. WL(Q + )+Wc(b + )^Q). Нулевые и ненулевые значения начальных условий для iL и ис называются независимыми, а начальные условия остальных токов и напряжений зависимыми. Независимые начальные условия определяются с помощью законов коммутации (7,1) и (7.2).

Принцип действия излучающих полупроводниковых приборов основан на излучении квантов электромагнитной энергии при переходе частиц из высокого энергетического состояния в более низкое. Переходы, при которых излучаются кванты лучистой энергии, называются излунательными. Они обусловливают явления люминесценции и индуцированного излучения.

Работа квантовых преобразователей магнитных величин основывается на использовании явления магнитного резонанса. Магнитный резонанс обусловлен взаимодействием микрочастиц (ядер, электронов, атомов, молекул), обладающих магнитным моментом и моментом количества движения (спином), с внешним магнитным полем. В результате этого взаимодействия наблюдается избирательное поглощение или излучение веществом электромагнитных волн определенной длины. Энергетическое состояние микрочастиц, находящихся в магнитном поле, в соответствии с законами квантовой механики, носит дискретный характер и зависит от ориентации их магнитных моментов относительно внешнего поля. Изменение ориентации магнитного момента и, в результате этого, изменение энергетического состояния микрочастицы может происходить скачкообразно.

Вследствие малой шириш (1 эВ) запрещенной зоны полупроводника тепловые колебания атомов способны сообщить валентным электронам энергию, достаточную для перехода из заполненной валентной зоны в свободную зону проводимости. Каждый такой переход приводит к возникновению пары носителей заряда: свободного электрона в зоне проводимости и свободного энергетического состояния — дырки — в валентной зоне. Под действием приложенного к кристаллу напряжения электрон проводимости движется «навстречу» электрическому полю, а электрон в валентной зоне занимает свободный уровень, освобождая свой уровень для другого электрона. Это можно рассматривать как движение положительного заряда (дырки) в направлении электрического поля.

1. Переходные процессы в электрических цепях обусловлены изменением энергетического состояния элементов цепи, вызванным включением, отключением цепи или изменением ее параметров.

Другой путь расчета переходных процессов заключается в выделении таких искомых величин, которые определяют энергетическое состояние электрической цепи, так как переходный процесс и есть процесс смены одного установившегося энергетического состояния другим. Энергетическое состояние в линейных электрических цепях полностью определяется токами индуктивных катушек и напряжениями конденсаторов, поэтому естественно в качестве величин, определяющих состояние цепи, выбирать их. Впредь назовем эти величины переменными состояния. Токи и напряжения резистивных элементов электрической схемы всегда могут быть выражены через переменные состояния при помощи составления и решения системы уравнений согласно законам Кирхгофа. Для этого достаточно рассмотреть некую новую цепь, где все индуктивности представлены источниками тока, а емкости — источниками э. д. с.