Тепловые машины и их влияние на окружающую среду

Непрерывное развитие энергетики, автомобильного и других видов транспорта, возрастание потребления угля, нефти и газа в промышленности и на бытовые нужды увеличивает возможность удовлетворения жизненных потребностей человека. Однако в настоящее время количество ежегодно сжигаемого в различных тепловых машинах химического топлива настолько велико, что все более сложной проблемой становится охрана окружающей среды от вредного влияния продуктов сгорания.

Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду связано с действием различных факторов.

Во-первых, при сжигании топлива используется кислород из атмосферного воздуха, поэтому содержание кислорода в воздухе постепенно уменьшается. Если в России пока количество кислорода, производимого лесами, превышает количество кислорода, потребляемого промышленностью, то, например, в США леса восстанавливают лишь 60 % используемого промышленностью кислорода.

Во-вторых, сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа. За последние 30 лет содержание углекислого газа в атмосфере Земли увеличилось на 7 %.

Молекулы оксида углерода способны поглощать инфракрасное излучение. Поэтому увеличение содержания углекислого газа в атмосфере изменяет ее прозрачность. Инфракрасное излучение, испускаемое земной поверхностью, все в большей мере поглощается в атмосфере. Дальнейшее существенное увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере может привести к повышению температуры.

В-третьих, при сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями, вредными для здоровья человека. Особенно существенно это загрязнение в крупных городах и промышленных центрах.

Более половины всех загрязнений атмосферы создает транспорт. Кроме оксида углерода и соединений азота, автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу 2-3 млн тонн свинца. Соединения свинца добавляют в автомобильный бензин для предотвращения детонации топлива в двигателе, т.е. слишком быстрого сгорания топлива.

Один из путей уменьшения загрязнения окружающей среды - переход от использования карбюраторных бензиновых двигателей к использованию дизельных двигателей, в топливо которых не добавляют соединения свинца [3].

Возможность глобальной экологической катастрофы, связанной с применением тепловых машин, не исключается учеными разных стран.

Вопросы для самопроверки

1) Какой смысл вкладывается в понятие «универсальный» двигатель?

2) Почему водяной двигатель не отвечает требованию универсальности (применимости для разнообразных нужд промышленности с малой зависимостью от местных условий)?

3) Какие три основные явления, установленные на практике, легли в основу создания теплового двигателя?

4) Какому этапу перехода от гидроэнергетики к теплоэнергетике соответствуют рудничные и шахтные водоподъемные установки на базе теплового двигателя?

5) Какими основными чертами характеризуется паровой поршневой двигатель?

6) Чем отличался паровой двигатель Уатта от других паровых поршневых двигателей?

7) За счет чего паровой котел является производительным, экономичным и надежным парогенератором?

8) Почему на смену гужевому и парусному транспорту пришел паровой?

9) Какое принципиальное отличие от парового двигателя отражается в названии «двигатель внутреннего сгорания»?

10) Какие рабочие механизмы и почему требуют высоких частот вращения?

11) Чем характеризуются газовые турбины по сравнению с паровыми?

12) В каких взаимоотношениях с окружающей средой находится производство тепловой энергии?

ТЕМА 4

Развитие электротехники и электромеханики