Промышленность \ Тепловые и атомные электрические станции

Пылеугольная ТЭЦ, работающая на низкосортных углях, страница 23


                                                                                                                                                                                                            Таблица 1.

Параметры низкотемпературной плазмы

Тип заряда

Давление, атм.

Линейный размер плазмы, см

Концентрация электронов, см-3

Степень ионизации плазмы

Электронная температура, К

Температура плазмы, К

Радиус Дебая, см

Разряд низкого давления

10-5

1

1011

3×10-4

35000-80000

350-500

3×10-3

Тлеющий разряд

10-3

1

1010

5×10-7

12000-36000

350-500

5×10-2

Электродуговой разряд низкого давления

10-3

1

1013

5×10-4

6000-23000

1100

3×10-4

СВЧ-разряд

10-2

1

1012

3×10-6

12000-36000

600-700

5×10-3

Дуговой разряд высокого давления*

1,0

1

1015

5×10-5

6000-12000

6000-12000

10-5

Дуговой разряд сверхвысокого давления

100

0,1

1018

5×10-5

6000-12000

6000-12000

10-7

Стационарная лазерная плазма

1,0

0,1

1017

3×10-3

12000-36000

12000-36000

10-7

Примечание: в таблице приведены лишь порядки величин.

*) В ПЭТ в основном используется этот вид электродугового разряда.


                                                C + O2 = CO2 + Q1 = 394080                                (1)

                                                C + 0,5O2 = CO + Q2 = 222000                            (2)

                                                CO + 0,5O2 = CO2 + Q3 = 283395                        (3)

                                                H2 + 0,5O2 = H2O + Q4 = 242170                         (4)

                                                N2 + O2 = 2NO + Q5 = 90250                                (5)

                                                S + O2 = SO2 + Q6 = 296900                                 (6)

          В процессе появления новых молекул (СО2, СО, Н2О, NO и SO2) участвуют лишь валентные электроны внешних электронных оболочек, поскольку электроны внутренних оболочек атомов и молекул не принимают участия в образовании химических связей. Выделяющаяся при сгорании топлив по реакциям (1-6) энергия недостаточна для отрыва электронов. Поэтому степень ионизации пламени органических топлив даже при сравнительно высоких температурах (2000-3000 К) весьма низка и не превышает обычно 10-7. Вследствие низкой степени ионизации пламен, носящей термический характер, последние, в отличие от НП практически неэлектропроводны.

          Таким образом, высвобождение тепловой энергии топлив происходит чисто химическим путем за счет перестройки внешних электронных оболочек, т.е. на атомарно-молекулярном уровне, не затрагивая более глубокие структуры (ионы, электроны внутренних оболочек и их возбужденные состояния, ядра).

          В ядерной энергетике тепловая энергия извлекается посредством цепной реакции (7) деления тяжелых ядер урана-235 под действием нейтронов:

                              ,                                            (7)

                              (1 МэВ = 1,6×10-13 Дж); n - нейтрон.

          При этом из 1 кг урана-235 получают до 100000 кВт.ч тепловой энергии. Для сравнения из 1 кг органических топлив получают 5-10 кВт.ч тепловой энергии. Весьма важно, что огромная энергия в ядерных реакциях выделяется, в отличие от химических реакций горения топлив, за счет разрыва внутриядерных связей нейтронов и протонов в реакциях деления, протекающих на ядерном уровне и носящих физический характер.

Скачать файл