von Andrei Mikhailov Vor 1 Monat
162
Mehr dazu
von Godygoolë Я
von Иван Новоселов
von Николай Красильников
von Теймур Абдуллаев
В нашей стране есть 3 основных способа выработки энергии - это АЭС, ГЭС и ТЭС. Их примерное соотношение в процентах - 20, 20 и 60 процентов, т.е. основным источником электричества в наших домах является именно сжигание топлива. Однако, в нашей стране также существуют необычные альтернативные технологии получения энергии, но их процент очень мал. На солнечную, ветровую и геотермальную энергию приходится около 1%. Тем не менее такие станции у нас существуют, вот, например геотермальная Паужетская станция на Камчатском полуострове.
Это первая построенная в России геотермальная электростанция. Введена в эксплуатацию в 1966 году. Находится на Камчатском полуострове. Мощность в районе 6 МВт. Глубина скважин здесь колеблется от 366 до 1205 метров..
Станция располагается на заповедной территории. Поэтому там можно встретить медведей. В связи с этим для сотрудников станции существуют специальные правила безопасности. Медведи привыкли к энергоустановкам и к людям, поэтому не боятся этого и довольно свободно перемещаются.
Геотермальный теплоноситель добывается из скважин, пробурённых на Камбальском месторождении парогидротерм (по состоянию на 2016 год, эксплуатируется 10 скважин). Скважины оборудованы сепараторами, на которых происходит разделение пароводяной смеси, после чего пар направляется по трубопроводам к зданию ГеоЭС и далее в турбины. - Википедия
Как это работает:
Геотермальные электростанции используют прямой способ добычи тепла из подземных вод. Он довольно прост: вода закачивается насосами через трубы, проложенные в скважинах. Проходя по этим трубам, вода нагревается и превращается в пар под давлением, который на выходе из земли попадает на лопасти паротурбинных установок (ПТУ) и вращает их. При этом ПТУ вырабатывают электрическую энергию, а пар опять превращается в воду, которая уходит под землю на нагрев, и цикл повторяется.
Об использовании энергии воды для нужд человека есть упоминания еще несколько тысячелетий до нашей эры. Это были простые водные колеса. Нечто похожее применялось и на производствах до электрификации. Но это было прямое преобразование энергии - мы использовали кинетическую энергию воды для вращения механизмов. Это накладывало ряд ограничений - производства приходилось строить на реках. Это было неудобно для логистики и одним из главных мотиваторов для Ползунова в создании его паровой машины были неудобства таких производств. С появлением электричества надобность в этом отпала. Если мы можем сначала преобразовать энергию воды в электричество, а затем уже использовать его для своих нужд - это упрощает процесс.
Многие изобретения часто имеют несколько имен в списке создателей. Паровая машина не исключение. Считается, что Дени Попен - французский физик, один из первых создал паровой двигатель. Однако многие вспомнят такие имена, как Джеймс Уатт или Иван Ползунов. Давайте разберемся.
В 1769 году шотландский инженер Джеймс Уатт запатентовал свою паровую машину. Это было сильнейшим катализатором промышленной революции. На предприятиях вместо медленного и дорогого ручного труда теперь использовалась сила машины, корабли начали плавать быстрее, а в Европе начали появляться сети железных дорог. Однако, за 3 года до этого патента в Российской Империи Иван Ползунов собрал собственную паровую машину, но об этом долгое время почти никто не знал.
В 50-е года 18 века Ползунов занимается оптимизацией производств на Алтае. Одну из самых главных причин их неэффективной работы Ползунов видит в том, что на них используется ручной труд и водяное колесо. Это делает производства медленными и привязанными к рекам, что сильно усложняет логистику. Он задумывается над тем, чтобы перевести ручной труд на машинный. В 1763 году Ползунов представляет начальнику Колывано-Воскресенских заводов проект огненной машины.
"Котел с трубами соединяли трехметровые цилиндры, а внутри них находились поршни. Когда под действием пара поднимался поршень одного цилиндра, поршень другого опускался — и так по очереди, как качели, на одном конце которых было давление водяного пара, а на другом — давление атмосферы Земли"
Проект машины был представлен Екатерине II. Ползунова похвалили, дали большую премию (почти годовое жалование Ломоносова), но машины внедрять не стали. Ползунов не отчаивается и решается строить свою машину. Процесс стройки занял 13 месяцев. Высота конструкции получилась 18,5 метров. Ползунов не дожил неделю до запуска двигателя - умер от чахотки. Но его ученики запустили машину. Она окупила себя за 3 месяца. А на ручном труде удалось сэкономить 11 тысяч рублей. Но машина сломалась, а починить ее никто, кроме Ползунова не мог.
В 1748 году на Васильевском острове в Санкт-Петербурге была построена первая в нашей стране химическая лаборатория. В ней Ломоносов вместе с учениками развернул обширную физическую и химическую деятельность. Было проведено более 4000 опытов для изучения силикатов, обжига металлов, созданию растворов. В лаборатории была освоена технология получения красок, которые до этого производились за границей (берлинской лазури и венецианского бакана), оптических и окрашенных стекол, смальт (что привело к возрождению мозаичного искусства). Технология по изготовлению цветных стекол позволяла делать настолько искусные изделия, что они удивляют мастеров стекольного дела до сих пор. Трудами, написанными Ломоносовым вдохновлялся Ползунов. Это позволило ему улучшить стекольное производство, когда он работал на Алтае.
Лаборатория до наших дней не сохранилась. В 1793 году приказом Екатерины II этот участок был продан в частные владения. В 1811-1812 здание было частично разрушено, а частично встроено в новый дом.
Макет выполнен довольно подробно. Состояние печей и мебели соответствует реальному, заметны потертости, на печах видна "сажа". Состав стекла в химической посуде макета соответствует стеклу того времени. В колбах находятся те вещества, которые должны быть.
Процесс получения алюминия в электролизной ванне сводится к следующему. Постоянный электрический ток, проходя через электролит — расплавленный криолит (3NaF-AlF3 или Na3AlFe) и растворенный в нем глинозем А1203, поддержизает их в расплавленном состоянии и одновременно электролитически разлагает глинозем. Образующийся при этом алюминий собирается на подине ванны, служащей катодом. Таким образом, в ванне имеются два жидких слоя—слой алюминия и слой электролита, в который частично опущен анод.
В процессе работы на боковых стенках ванны за счет электролита образуется гарнисаж. На открытой поверхности ванны электролит образует твердую корку, на которую из бункеров подается глинозем. По мере необходимости корку разбивают и глинозем поступает в электролит. «Сгорание» (расход) анода происходит за счет выделения на нем кислорода, окисляющего углерод до СО и С02.
Алюминий извлекают из ванны с помощью сифона или вакуум-ковша через отверстие, пробиваемое в корке электролита.
Кожух ванны прямоугольной формы из листового металла крепят к фундаменту анкерными болтами. Дно ванны и ее боковые стены футеруют шамотным кирпичом. На шамотную футеровку дна наносят слой углеродистой массы, на которую устанавливают прессованные предварительно обожженные угольные подовые блоки.
устройство для механизированной разливки жидкого металла (с целью получения слитков), а также Штейна и некоторых шлаков, получаемых в цветной металлургии. Ленточная Р. м., используемая для разливки чугуна, представляет собой наклонный конвейер из двух параллельных бесконечных цепей, к которым прикреплены примыкающие друг к другу чугунные изложницы-мульды, причём каждая мульда одним своим краем немного перекрывает соседнюю, чтобы жидкий металл не проливался в зазоры между ними. К нижнему концу машины подаётся ковш с металлом, который при наклоне ковша через жёлоб заливается в мульды. Чугун в мульдах проходит зону охлаждения, где он обрызгивается водой. В верхней части конвейера, при огибании цепями ведущих колёс, мульды переворачиваются, чушки (слитки затвердевшего чугуна) вываливаются из них и попадают по жёлобу на ж.-д. платформу или в вагонетку. Опрокинутые пустые мульды движутся в обратном направлении, при этом они обдуваются паром и обрызгиваются известковым молоком. Масса одной чушки чугуна обычно 45 кг. Подобного типа машины используют и для разливки ферросплавов, цветных металлов, шлаков цветной металлургии. Кроме того, в цветной металлургии применяют карусельные Р. м. — вращающиеся столы с мульдами, в которые по жёлобу заливается жидкий металл. Во время вращения стола металл затвердевает и слитки автоматически выбрасываются из мульд (при их опрокидывании).
Ректификация - это процесс, который используется не только в нефтяной промышленности. При помощи нее могут выделять компоненты воздуха или спирта. Перед вами установка для ректификации спирта-сырца. Спирт-сырец - это неочищенное вещество, полученное после перегонки браги.
Еще одним выдающимся ученым в области нефтепереработки был Шухов Владимир Григорьевич. Правда, он занимался не только нефтепереработкой, а всем подряд. Его еще называли "русский Леонардо". Он строил первые в стране речные танкеры, занимался архитектурой.
Одно из самых известных его творений - это установка для непрерывной перегонки нефти, в которой также осуществлялся крекинг. Крекинг позволяет превратить тяжелые ингредиенты - мазуты в легкие - бензин. Легкие фракции, как правило, ценятся больше, ведь они используются в транспорте - автомобили, грузовики, самолеты и даже ракеты. Такие установки стали прообразами для современных нефтеперерабатывающих заводов.
Эта печь позволяет осуществлять кренинг нефтепродуктов. Она работает по принципу беспламенного сгорания, т.е. в ней нет открытого пламени. Это позволяет осуществлять полное сгорание газа, осуществлять горение при высоких температурах и осуществлять передачу значительного количества тепла за счет инфракрасного излучения.
В процессе перегонки (как в установке Дубининых) происходит однократное испарение вещества. Таким методом нельзя полностью разделить компоненты друг от друга и, к тому же, можно выделить только два ингридиента. В случае установки Дубининых - это керосин и мазут. На них приходится 90% вещества, а остальные 10 просто испаряются. Для того чтобы улучшить эффективность и получить больше ингредиентов используется другой метод - ректификация. Перед вами находится макет ректификационной колонны. В таких колоннах происходит многократное испарение жидкости с последующей конденсацией. Благодаря этому мы можем получить больше фракций, а получаемые компоненты будут более чистыми.
До середины 19 века нефть обычно использовали в сыром виде, без предварительной обработки. Некоторые области ее применения могут сегодня удивить. Например, в средние века врачи прописывали ее больным для внутреннего и наружного применения. Древние Шумеры использовали асфальт для изготовления сосудов, украшений и скульптур (асфальт образовывался, когда лужи нефти высыхали под Солнцем). Также нефть использовали в светильниках для освещения, но такие светильники коптили. Во многих странах Европы этот вопрос с освещением стоял довольно остро. В качестве топлива для ламп вплоть до середины 19 века использовался китовый жир, из-за чего киты начали стремительно вымирать. Было необходимо безопасное, удобное в использовании, а главное дешевое топливо.
Для этого необходимо было научиться перегонять нефть, т.е. разделять ее на разные вещества. О таком способе знали давно, об этом писали еще врачи Римской Империи, однако в промышленном масштабе этого еще никто не делал.
Наша страна является родиной промышленной переработки нефти. В конце 18 века Федором Прядуновым был построен первый нефтеперерабатывающий завод, а первыми, кто довел эту технологию до промышленных масштабов были братья Дубинины, макет их установки перед вами.
Нефтеперегонная заводская установка Дубининых состояла из помещенного в печь железного куба для нефти емкостью 40 ведер. В медную крышку куба была вмонтирована медная труба, проходящая через деревянный резервуар с водой, играющий роль холодильника. Продукты перегонки через трубу попадали в деревянное ведро, служащее приемником. В процессе перегонки использовалось свойство нефти разделяться на составлявшие ее вещества по их температурам кипения. На заводе Дубининых при перегонке нефти получали около 40% керосина, называвшегося осветительным маслом, и около 50% мазута. В то время легкие бензиновые фракции нефти не использовали, и поэтому 10% их безвозвратно терялось.
