Контрольная работа по курсу "Основы экологии и энергосбережения"

Наиболее серьезной экологической  проблемой нашей страны остается радиоактивное загрязнение в результате чернобыльской катастрофы около 22% территории, на которой проживает 2,2 млн. человек, расположено свыше 3600 населенных пунктов, в том числе 27 городов. Острее всего эта проблема стоит в Гомельской и Могилевской областях, где радионуклидами загрязнено соответственно 68 и 35% территории. В Брестской, Гродненской и Минской областях радиоактивное загрязнение занимает соответственно 13, 7 и 5 % их площади, в Витебской — менее 1%.

Для оценки качества воздуха  используются установленные Минздравом нормативы ПДК загрязняющих веществ  и международные стандарты, рекомендованные  Всемирной организацией здравоохранения. Анализ динамики состояния атмосферного воздуха осуществляется на основе определяемого  для каждого города комплексного индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). По показателю ИЗА высокие уровни загрязнения воздушной среды в последние годы наблюдались в Могилеве (8,8—10), Мозыре (7,8—8,6), Бобруйске (6,3—7,7), Гомеле (4,5—7,1), Витебске (5,8—8,3). Причем в Могилеве значительное превышение по сравнению со средними для страны значениями ИЗА наблюдается на протяжении многолетнего периода.

Среди социально-экономических  последствий негативного антропогенного воздействия на экологию основным является ухудшение здоровья населения, которое можно рассматривать как интегральный показатель качества жизни человеческой популяции. Продолжительность жизни характеризует меру здоровья в социально-демографическом контексте. Последние десятилетия в Беларуси она неуклонно сокращалась. Так, если в 1970—1971 гг. средняя ожидаемая продолжительность жизни населения Беларуси была 72,5 года, в 1990 г. — 71,1, то в 1999 г. — 67,9 года.

Еще сильнее сократилась  продолжительность жизни в сельской местности. По данным медицинской статистики, за 20 лет (1970-1990 гг.), из которых 16 приходится на дочернобыльский период, средняя продолжительность жизни сельского населения уменьшилась на 2,6 года (мужчин — на 3,3 года), что в значительной степени связано с повышенной заболеваемостью селян в результате загрязнения природной среды химическими ингредиентами, применяемыми в сельском хозяйстве, и потребления загрязненной нитратами питьевой воды из колодцев. Нитратному загрязнению в Беларуси подвержено около 75 % обследованных в последние годы колодцев.

Состояние окружающей среды  сказалось и на здоровье населения городов, где размещены крупные промышленные объекты (Бобруйск, Витебск, Гомель, Могилев, Мозырь, Полоцк, Новополоцк и др.). Загрязнение атмосферного воздуха влияет в первую очередь на рост числа заболеваний органов дыхания, онкологических, аллергических заболеваний, отклонений со стороны иммунной системы вплоть до иммунодефицита, особенно у детей и подростков.

Следует отметить, что падение  промышленного производства в республике, начиная с 1990 г., привело к некоторому сокращению антропогенного воздействия  на окружающую среду.

 

 

 

 

 

4) Основные типы электростанций.

 

Ответ:

 

Существуют «традиционные» виды альтернативной энергии: энергия  Солнца и ветра, морских волн и  горячих источников, приливов и отливов. На основе этих природных ресурсов были созданы электростанции: ветряные, приливные, геотермальные, солнечные.

Ветряные электростанции. Принцип действия ветряных электростанций прост: ветер крутит лопасти ветряка, приводя в движение вал электрогенератора. Генератор в свою очередь вырабатывает энергию электрическую. Получается, что ветроэлектростанции работают, как игрушечные машины на батарейках, только принцип их действия противоположен. Вместо преобразования электрической энергии в механическую, энергия ветра превращается в электрический ток.

Приливные электростанции. Для выработки электроэнергии электростанции такого типа используют энергию прилива. Первая такая электростанция (Паужетская) мощностью 5 МВт была построена на Камчатке. Для устройства простейшей приливной электростанции (ПЭС) нужен бассейн — перекрытый плотиной залив или устье реки. В плотине имеются водопропускные отверстия и установлены турбины, которые вращают генератор. Во время прилива вода поступает в бассейн. Когда уровни воды в бассейне и море сравняются, затворы водопропускных отверстий закрываются. С наступлением отлива уровень воды в море понижается, и, когда напор становится достаточным, турбины и соединенные с ним электрогенераторы начинают работать, а вода из бассейна постепенно уходит.

Геотермальные электростанции. Электростанции такого типа преобразуют  внутреннее тепло Земли (энергию  горячих пароводяных источников) в электричество. Первая геотермальная электростанция была построена на Камчатке. Существует несколько схем получения электроэнергии на геотермальной электростанции. Прямая схема: природный пар направляется по трубам в турбины, соединенные с электрогенераторами. Непрямая схема: пар предварительно (до того как попадает в турбины) очищают от газов, вызывающих разрушение труб. Смешанная схема: неочищенный пар поступает в турбины, а затем из воды, образовавшийся в результате конденсации, удаляют не растворившиеся в ней газы.

Солнечные электростанции. В настоящее время строятся солнечные  электростанции в основном двух типов: солнечные электростанции башенного  типа и солнечные электростанции распределенного (модульного) типа. В  башенных солнечных электростанциях  используется центральный приемник с полем гелиостатов, обеспечивающим степень концентрации в несколько  тысяч. Система слежения за Солнцем  значительно сложна, так как требуется вращение вокруг двух осей. Управление системой осуществляется с помощью ЭВМ. В качестве рабочего тела в тепловом двигателе обычно используется водяной пар с температурой до 550ºС, воздух и другие газы — до 1000ºС, низкокипящие органические жидкости (в том числе фреоны) — до 100ºС, жидкометаллические теплоносители — до 800ºС.

Тепловые электростанции. Тепловые электростанции работают по такому принципу: топливо сжигается  в топке парового котла. Выделяющееся при горении тепло испаряет воду, циркулирующую внутри расположенных  в котле труб, и перегревает  образовавшийся пар. Пар, расширяясь, вращает  турбину, а та, в свою очередь, —  вал электрического генератора. Затем  отработавший пар конденсируется; вода из конденсатора через систему подогревателей возвращается в котел.

Гидроэлектростанции. Гидрозлектростанции преобразуют энергию потока воды в электроэнергию посредством гидравлических турбин, приводящих во вращение электрические генераторы. Наибольший КПД гидроэлектростанция имеет тогда, когда поток воды падает на турбину сверху. Для этих целей строится плотина, поднимающая уровень воды в реке и сосредотачивающая напор воды в месте расположения турбин.

Атомные электростанции. Такие электростанции действуют по такому же принципу, что и «ТЭС, но используют для парообразования энергию, получающуюся при радиоактивной распаде. В качестве топлива используется обогащенная руда урана. Ядерный реактор работает на основе цепной ядерной реакции, когда деление одного ядра вызывает деление других ядер; таким образом, реакция сама себя поддерживает.

Термоядерные электростанции. В настоящее время ученые работают над созданием Термоядерных электростанций, преимуществом которых является обеспечение человечества электроэнергией  на неограниченное время. Термоядерная электростанция работает на основе термоядерного  синтеза — реакции синтеза  тяжелых изотопов водорода с образованием гелия и выделением энергии. Реакция  термоядерного синтеза не дает газообразных и жидких радиоактивных отходов, не нарабатывает плутоний, который  используется для производства ядерного оружия. Если еще учесть, что горючим  для термоядерных станций будет  тяжелый изотоп водорода дейтерий, который получают из простой воды — в полулитре воды заключена  энергия синтеза, эквивалентная  той, что получится при сжигании бочки бензина, — то преимущества электростанций, основанных на термоядерной реакции, становятся очевидными.

 

Практическая  часть

 

Задача №1 (Задание 6 вариант 7):

Произведите экономическую  оценку и анализ возможности получения дополнительной прибыли для энергосистемы, в которую входят 5 ТЭС.

Исходные данные:

Вариант Данных для расчета	Мощность  электроэнергии, Wэ, млн кВт·ч	Мощность  теплоэнергии Wm,Гкал	Выбросы, тыс. т	Годовой норматив выбросов, тыс. т
1	4,81	3521	3,794	12,237
2	4,20	3763	3,927
3	2,98	2441	3,807	4,518
4	2,80	2687	3,644
5	7,43	2443	2,331	3,699
6	7,59	2538	2,166
7	14,68	3301	14,294	20,661
8	14,91	3383	12,042
9	18,90	4112	11,802	23,135
10	18,49	4257	15,088
11	11,62	2139	6,502	8,233
12	12,40	2168	6,318
13	3,85	3736	8,848	1,11
14	4,05	3919	14,250

 

 

Себестоимость тепло- и электроэнергии примем равной

С_m = 32 р./Гкал;           

С_э =0,4 р./кВт·ч.

Цена отпускаемой тепло- и электроэнергии составляет

Ц_m = 70 р./Гкал;

Ц_э = 1 р./кВт·ч.

Решение:

 

Рассчитаем превышение выбросов по отношению к годовому нормативу: 20,661/14,294 = 1,445, т.е. выбросы предприятия в 1,445 раза меньше нормативных, значит предприятие помимо основной прибыли получает еще 30% дополнительной прибыли.

Рассчитаем прибыль от производства тепловой энергии по формуле

Прибыль = Цена – Себестоимость.

Зная, что себестоимость  всей вырабатываемой тепловой энергии  равна

С_общ = W_m * C_m = 3301* 32 р. = 105 632 р.,

а цена всей вырабатываемой тепловой энергии равна

Ц_т.общ. = W_m * Ц_т = 3301·* 70 р. = 231 070 р.

Найдем прибыль  от производства тепловой энергии:

П_т = Ц_т – С_общ = 231070 – 105632 = 125 438 р.

Аналогично рассчитаем прибыль  от производства электрической энергии.

Себестоимость всей вырабатываемой электрической энергии равна:

С_э.общ = W_э * С_э = 14680000 * 0,4 = 5 872 000 р.

Цена всей вырабатываемой электрической энергии равна:

Ц_э.общ = W_э · Ц_э = 14680000 * 1 = 14 680 000 р.

Прибыль от производства электрической энергии:

П_э = Ц_э.общ – С_э.общ =14680000 – 5872000 = 8 808 000 р.

Прибыль от реализации теплоэнергии и прибыль от реализации электроэнергии в совокупности – это основная прибыль предприятия:

П_осн = П_т + П_э = 125438 + 8808000 = 8 933 438 р.

Рассчитываем возможность  получения дополнительной прибыли (в нашем случае – 30 % от основной прибыли предприятия):

П_доп = 0,3 * 8933438 = 2 680 031 р.

Общая прибыль предприятия  составляет:

П_общ = 8 933 438 + 2 680 031  = 11 613 469 р.

Ответ: Общая прибыль предприятия составляет 11 613 469 р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача  №2 (Задание №7 вариант №7)

 

Рассчитать, до какой температуры  нагреют отходящие топочные газы воду объемом:

Исходные данные:

Вариант задачи – 7, V = 130 л.

 

Решение:

 

Рассчитаем, до какой температуры  нагреют его отходящие топочные газы, используя следующую формулу:

  

где  – масса воды (равна объёму воды , л);

       С    – теплоёмкость воды = 4,19 кДж/кг;

       t_н , t_кон – начальная и конечная температура воды, t_н = 20°С.

               – плотность воды, равна 1 кг/л;

      – количество тепла, необходимое для испарения влаги из топлива;

        – потери тепла при оптимальном поступлении воздуха.

В качестве твёрдого бытового топлива будем использовать дрова  массой G_дров = 15 кг, теплотворность которых Q_дров = 4500 ккал/кг, влажность топлива в помещении при температуре t_окр.ср = 20°С составляет W_дров = 7 %, теплота испарения = 2 258кДж/кг. Избыток воздуха = 10 % от теоретического.

Общее количество тепла при  сгорании топлива:

Q_общ = Q_дров * G_дров = 4 500 * 15 = 67 500 ккал.

Рассчитаем количество влаги  в топливе:

 

W_вл=15*0,07=1,05

Количество тепла необходимого для испарения влаги из топлива:

 

Q^w_исп=1,05 * 4,19 * (100 – 20) + 1,05 * 2258 = 2723 кДж

Потери тепла при оптимальном  поступлении воздуха:

 ккал, или 28125 кДж                

Тогда из уравнения выведем  температуру, до которой нагреется  заданный объём воды отходящими газами:

 

  

     

t_кон= = 76 (^oC)

Ответ: до 76^оС

 

Список используемой литературы

 

1. Кирвель И.И. Основы энергосбережения. Курс лекций. 2007г.

 

2. Асаенок, И.С., Михнюк, Т.Ф. Основы экологии и экономика природопользования / И. С. Асаенок, Т. Ф. Михнюк, – Минск: БГУИР, 2005г.

 

3. Поспелова Т.Г. Основы энергосбережения. Мн., Технопринт, 2000г.

 

4. Гарин, В. М., Кленова, И. А., Колесников, В. И. Экология для технических вузов/В. М. Гарина. Ростов н/Д: Феникс, 2003.