4.4 Антропогенное влияние на тепловой баланс Земли.

По мере роста использования энергии, которая после всех преобразований, в конце концов, переходит в форму тепловой, вклад антропогенного тепла в тепловой баланс Земли непрерывно возрастает. Решающие значение этот вклад приобретает при этом, однако, не в суммарном теплообмене планеты, от которого он составляет ещё доли процента. Важным фактором, влияющим на климатические особенности отдельных территорий, оказывается скопление антропогенных источников тепла на ограниченных участках концентрированного размещения больших городов и промышленных зон. Создавая устойчивые восходящие потоки нагретого воздуха, крупные промышленно-городские центры не только изменяют ход климатических процессов в непосредственный близости от себя, но могут по-видимому, влиять и на характер распределения воздушных потоков.

Наибольшую угрозу для теплового баланса Земли создаёт увеличение концентрации в атмосфере углекислого газа. За последние десятилетие содержание углекислого газа в атмосфере повысилось на 12-15%. Важнейшими источниками антропогенных выбросов СО₂ являются тепловые и электрические станции – 27%, промышленность - 20%, отопление жилых помещений и малая энергетика – 20%, транспорт – 17%.

Углекислота поглощает инфракрасное излучение, поэтому она не влияет на приток к поверхности планеты световой энергии, но препятствует излучению тепла в пространство. Эта роль углекислого газа аналогично роли стеклянной крыши теплицы или парника, почему нагревание поверхности Земли из-за повышения его содержания в атмосфере и названо »парниковым эффектом ».

Снижение антропогенных выбросов СО₂ стало острой экологической проблемой. В то же время известно, что чем больше СО₂ образуется при сгорании углеводородных топлив, тем оно совершеннее. Поэтому решение проблемы уменьшения антропогенных выбросов СО₂ возможно путем:

- уменьшения количества сжигаемого углеводородного топлива, т.е. повышения топливной экономичности теплоэнергетических устройств и тепловых двигателей;

- применения топлив с малым содержанием углерода (сжатый и сжиженный газы, спирты и эфиры);

- использование водорода;

переход к широкому применению альтернативных источников энергии (энергия солнца и ветра, гидроэнергия, атомная и ядерная энергия).

Однако, основным источником энергии для самых разных систем промышленности, энергетики и транспорта ещё на многие годы останется, очевидно, сжигание нефти, каменного угля, газа и других углеродосодержащих видов топлива. Поэтому угроза дальнейшего повышения концентрации углекислого газа в воздухе по этой и другим причинам и развитие парникового эффекта совершенно реальна.

Контрольные вопросы.

1. Какие основные загрязнители окружающей среды дает тепловая энергетика?

2. В чем опасность АЭС?

3. Какие преимущества по сравнению с тепловыми имеют атомные станции?

4. Назовите недостатки работы ГЭС?

5. В чем опасность мощных гидроэнергетических сооружений?

6. Назовите источники антропогенных выбросов СО₂?

7. Каким образом можно уменьшить выброс СО₂?

Приложение 1

Физические параметры для сухого воздуха

при p=760 мм рт. ст.

t, °C	r, кг/м3	Ср,
0	1,293	1,005	2,44	1,881
10	1,247	1,005	2,51	2,006
20	1,205	1,005	2,59	2,142
30	1,165	1,005	2,67	2,286
40	1,128	1,005	2,76	2,431
50	1,093	1,005	2,83	2,572
60	1,068	1,005	2,90	2,850
70	1,029	1,009	2,97	2,856
80	1,00	1,009	3,05	3,020
90	0,972	1,009	3,13	3,189
100	0,946	1,009	3,21	3,364
120	0,898	1,009	3,34	3,684
140	0,854	1,013	3,49	4,034
160	0,815	1,017	3,64	4,389
180	0,779	1,022	3,78	4,750
200	0,776	1,026	3,93	5,136
250	0,674	1,038	4,27	6,100
300	0,615	1,047	4,61	7,156
350	0,566	1,059	4,91	8,187
400	0,524	1,068	5,21	9,312
500	0,456	1,093	5,74	11,53
600	0,404	1,114	6,22	13,83

Приложение 2

Физические параметры для сухого воздуха

при p=760 мм рт. ст.

t, С			Pr
0	3,66	13,28	0,707
10	3,53	14,16	0,705
20	3,41	15,06	0,703
30	3,30	16,00	0,701
40	3,19	16,96	0,699
50	3,10	17,95	0,698
60	3,00	18,92	0,696
70	2,92	20,02	0,694
80	2,83	21,09	0,692
90	2,75	22,10	0,690
100	2,68	23,13	0,688
120	2,54	25,45	0,686
140	2,42	27,80	0,684
160	2,31	30,09	0,682
180	2,21	32,49	0,681
200	2,11	34,85	0,680
250	1,91	40,61	0,677
300	1,75	48,33	0,674
350	1,61	55,46	0,676
400	1,49	63,09	0,678
500	1,29	79,38	0,687
600	1,15	96,98	0,699

Приложение 3

Физические свойства воды (при атмосферном давлении)

	кг/м3	Ср кДж/кг∙К	α 108 м2/с	ν106 м2/с	Pч
0	1000	4,212	13,05	1,789	13,67
10	1000	4,191	13,68	1,306	9,52
20	998	4,183	14,29	1,006	7,02
30	996	4,174	14,82	0,805	5,42
40	992	4,174	15,26	0,659	4,31
50	988	4,174	15,65	0,556	3,54
60	983	4,178	16,01	0,478	2,98
70	978	4,187	16,26	0,415	2,55
80	973	4,195	16,51	0,365	2,21
90	965	4,208	16,70	0,326	1,95
100	958	4,220	16,84	0,295	1,75
110	951	4,233	16,98	0,272	1,60
120	943	4,250	17,06	0,252	1,47

Приложение 4

Коэффициенты теплоемкости и теплопроводности

твердых материалов при 0-100С

Материал	Плотность , кг/м3	Теплоемкость С, кДж	Теплопроводность , Вт/м.град
Алюминий	2700	0,92	203,5
Бронза	8000	0,385	64,0
Бетон	2300	1,13	1,28
Винипласт	1380	1,76	0,163
Дерево (сосна) поперек волокон	600	2,72	0,160
Кирпич красный	1700	0,92	0,760
Латунь	8500	0,394	93,0
Медь	8800	0,385	384
Опилки древесные	600	2,72	0,080
Пробка	160	1,68	0,04
Песок сухой	1500	0,80	0,57
Свинец	11400	0,13	34,9
Сталь	7850	0,50	46,5
Сталь нержавеющая	7900	0,50	17,5
Стекло	2500	0,63	0,75
Стеклянная вата	200	0,63	0,052
Шлаковая вата	250	0,75	0,076

Приложение 5.

Физические свойства некоторых газов (при 0С и 0,1 МПа)

Вещество	Молекулярная масса µ	Плотность ρ кг/м*3	Газовая постоянная дж/(кг*град)
Воздух…………………….. Кислород…………………. Азот……………………….. Атмосферный азот……….. Гелий……………………… Аргон……………………… Водород…………………… Окись углерода…………… Двуокись углерода………. Сернистый газ……………. Метан……………………... Этилен……………………. Коксовый газ……………... Аммиак……………………. Водяной пар……………….	28,96 32,00 28,026 28,16 4,003 39,994 2,016 28,01 44,01 64,06 16,032 28,052 11,50 17,032 18,016	1,293 1,429 1,251 1,257 0,179 1,783 0,090 1,250 1,977 2,926 0,717 1,251 0,515 0,771 0,804	287,0 259,8 296,8 295,3 2078,0 208,2 4124,0 188,9 296,8 129,8 518,8 296,6 721,0 488,3 461

Приложение 6.

Ориентировочные значения коэффициентов

теплоотдачи α, Вт/(м*2*град)

Вид теплоотдачи	Вода	Воздух
Вынужденное турбулентное движение а) продольный поток (вдоль оси труб) б) поперечный поток Вынужденное ламинарное движение (продольный поток) Свободное движение Кипение воды Конденсация водяного пара	1200 – 5800 3000 – 11000 300 – 450 350 – 950 2000 – 24000 9000 – 15000	35 – 60 70- 100 4 – 6 4 – 9

Приложение 7.

Ориентировочные значения коэффициентов

теплоотдачи К, Вт/(м*2*град)

Вид теплообмена	Вынужденное движение	Свободное движение
От газа к газу От газа к жидкости От конденсирующегося пара к газу От жидкости к жидкости От конденсирующегося пара к воде От конденсирующегося пара органических веществ к воде От конденсирующегося пара к кипящей жидкости	10 – 40 10 – 60 10 – 60 800 – 1700 800 – 3500 350 – 850 -	4 – 12 6 – 20 6 – 12 140 – 340 300 – 1200 250 – 450 300 - 3500

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алекссев Г.Н. Общая теплотехника.- М.: Высшая школа, 1980,-552 с.

2. Ерохин В.Г. и Маханько М.Г. Сборник задач по основам теплотехники и гидравлики. – М.: Энергия.1972.- 176 с.

3. Краснощеков Е.А.,Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче.-4 -е издание. -М.:Энергия 1980. – 288 с.

4. Тепломассообмен. Справочник.- М.: Энергия. 1972. – 560 с.

5. Сборник задач по технической термодинамике. Под редакцией

Вукаловича М.П.-М.: Энергия 1964.- 200 с.

6. Нащекин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. – М.: Высшая школа 1980.

7. Кириллин В.А. и другие. Техническая термодинамика. – М.: Наука , 1979.

8. Бакиров М.С. Теплотехника. Учебное пособие для студентов поспециальности «Технология и предпринимательство» - Стерлитамак. Издательство СГПИ 1995, 100 с.

9. Теплотехника: Учебник для студентов втузов / Под общей редакцией В.И.Крутова. – М.: Машиностроение, 1986. -432 с.

10. Техническая термодинамика. Сборник задач.Рабинович 1969.

11. Теплотехника: Учебное пособие / Хазен М.М., Матвеев Г.А., Грицевский М.Е., Казакевич Ф.П. – М.: Под редакцией Г.А.Матвееваю –М.: Высшая школа, 1981. – 480 с.

Содержание

Введение……………………………………………………………………3