Učinak temperature. Prilagodba toplinske izloženosti dugotrajnim promjenama temperature
Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja jednostavno je. Koristite obrazac u nastavku
Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.
Uvod
Zaključak
Uvod
Relevantnost. Zbog ozbiljnog zaoštravanja situacije u energetici, potreba proučavanja ekonomskih i tehničkih pokazatelja glavnih proizvođača električne energije u regiji jedan je od najvažnijih ekoloških problema današnjice.
Termoelektrane proizvode električnu i toplinsku energiju za potrebe narodnog gospodarstva i komunalnih poduzeća. Ovisno o izvoru energije razlikuju se termoelektrane (TE), hidroelektrane (HE), nuklearne elektrane (NE) itd. U TE se ubrajaju kondenzacijske elektrane (CHP) i kombinirane toplinske i elektrane (CHP). Državne područne elektrane (DHE) koje opslužuju velika industrijska i stambena područja u pravilu uključuju kondenzacijske elektrane koje koriste fosilna goriva i ne proizvode toplinsku energiju uz električnu. Kogeneracijska postrojenja također rade na fosilna goriva, ali za razliku od CPP, uz električnu energiju proizvode toplu vodu i paru za potrebe daljinskog grijanja.
Jedna od glavnih karakteristika elektrana je instalirana snaga, jednaka zbroju nazivnih snaga električnih generatora i opreme za grijanje. Nazivna snaga je najveća snaga pri kojoj oprema može raditi dulje vrijeme u skladu s tehničkim uvjetima.
Energetski objekti dio su složenog višekomponentnog goriva i energetskog sustava koji se sastoji od poduzeća za proizvodnju goriva i industrije rafiniranja goriva, vozila za isporuku goriva od mjesta proizvodnje do potrošača, poduzeća za preradu goriva u oblik pogodan za upotrebu, i sustave distribucije energije između potrošača. Razvoj goriva i energetskog sustava presudno utječe na razinu energetske raspoloživosti svih sektora industrije i poljoprivrede te rast produktivnosti rada.
Značajka energetskih objekata, s gledišta njihove interakcije s okolišem, posebice s atmosferom i hidrosferom, jest prisutnost toplinskih emisija. Toplina se oslobađa u svim fazama pretvorbe kemijske energije iz organskog goriva za proizvodnju električne energije, kao i tijekom izravnog korištenja toplinske energije.
Svrha ovog rada je sagledavanje toplinskog utjecaja energetskih objekata na okoliš.
1. Otpuštanje topline energetskih objekata u okoliš
Toplinsko onečišćenje je vrsta fizičkog (obično antropogenog) onečišćenja okoliša koje karakterizira povećanje temperature iznad prirodne razine. Glavni izvori toplinskog onečišćenja su emisije zagrijanih ispušnih plinova i zraka u atmosferu te ispuštanje zagrijanih otpadnih voda u akumulacije.
Energetski objekti rade na povišenim temperaturama. Intenzivno toplinsko izlaganje može dovesti do razvoja različitih degradacijskih procesa u materijalima od kojih je konstrukcija izrađena i, posljedično, do njihovog toplinskog oštećenja. Utjecaj temperaturnog faktora određen je ne samo radnom temperaturom, već i prirodom i dinamikom toplinskog učinka. Dinamička toplinska opterećenja mogu biti uzrokovana periodičnom prirodom tehnološkog procesa, promjenama radnih parametara tijekom puštanja u pogon i popravaka, kao i zbog nejednolike raspodjele temperature po površini konstrukcije. Prilikom izgaranja bilo kojeg organskog goriva nastaje ugljikov dioksid - CO2, koji je konačni produkt reakcije izgaranja. Iako ugljični dioksid nije toksičan u uobičajenom smislu te riječi, njegova ogromna emisija u atmosferu (u samo jednom danu rada u nominalnom režimu, termoelektrana na ugljen snage 2400 MW emitira oko 22 tisuće tona CO2 u atmosferu) dovodi do promjene njegovog sastava. Istodobno se smanjuje količina kisika i mijenjaju se uvjeti Zemljine toplinske bilance zbog promjena spektralnih karakteristika prijenosa topline zračenjem u površinskom sloju. To pridonosi efektu staklenika.
Osim toga, izgaranje je egzoterman proces u kojem se vezana kemijska energija pretvara u toplinsku energiju. Dakle, energija koja se temelji na ovom procesu neizbježno dovodi do “toplinskog” zagađenja atmosfere, mijenjajući i toplinsku ravnotežu planeta.
Opasno je i takozvano toplinsko onečišćenje vodenih tijela, koje uzrokuje razne poremećaje u njihovom stanju. Termoelektrane proizvode energiju pomoću turbina koje pokreće zagrijana para, a ispušna para se hladi vodom. Dakle, iz elektrana struja vode kontinuirano dotječe u akumulacije čija je temperatura 8-120C viša od temperature vode u akumulaciji. Velike termoelektrane ispuštaju do 90 m3/s zagrijane vode. Prema izračunima njemačkih i švicarskih znanstvenika, kapacitet mnogih velikih rijeka u Europi za zagrijavanje otpadne topline iz elektrana već je iscrpljen. Zagrijavanje vode bilo gdje u rijeci ne bi smjelo premašiti za više od 30C maksimalnu temperaturu riječne vode, za koju se pretpostavlja da je 280C. Na temelju ovih uvjeta kapacitet elektrana izgrađenih na velikim rijekama ograničen je na 35.000 MW. O količini odvedene topline s rashladnom vodom pojedinih elektrana može se suditi prema instaliranim energetskim kapacitetima. Prosječni protok rashladne vode i odvedena količina topline na 1000 MW snage su 30 m3/s, odnosno 4500 GJ/h za termoelektrane, odnosno 50 m3/s i 7300 GJ/h za nuklearne elektrane s srednjetlačne zasićene parne turbine.
Posljednjih godina počeo se koristiti sustav zračnog hlađenja vodenom parom. U ovom slučaju nema gubitka vode, a ekološki je najprihvatljiviji. Međutim, takav sustav ne radi pri visokim prosječnim temperaturama okoline. Osim toga, trošak električne energije značajno raste. Protočni vodoopskrbni sustav korištenjem riječne vode više ne može osigurati količine rashladne vode potrebne za termoelektrane i nuklearne elektrane. Osim toga, izravna vodoopskrba stvara opasnost od nepovoljnih toplinskih učinaka (toplinskog onečišćenja) i narušavanja ekološke ravnoteže prirodnih akumulacija. Kako bi se to spriječilo, većina industrijskih zemalja usvojila je mjere za korištenje zatvorenih sustava hlađenja. Kod opskrbe vodom s izravnim protokom, rashladni se tornjevi djelomično koriste za hlađenje cirkulirajuće vode po vrućem vremenu.
2. Suvremene ideje o toplinskim režimima komponenti okoliša
Posljednjih godina sve se više govori i piše o klimatskim promjenama. Zbog velike gustoće naseljenosti koja se razvila u nekim područjima Zemlje, a posebno zbog bliskih gospodarskih odnosa između područja i zemalja, neobične vremenske pojave, koje međutim ne izlaze iz normalnog raspona vremenskih kolebanja, pokazale su se koliko je čovječanstvo osjetljivo na bilo kakva odstupanja.toplinski uvjeti od prosječnih vrijednosti.
Klimatski trendovi uočeni u prvoj polovici 20. stoljeća krenuli su u novom smjeru, posebno u atlantskim regijama koje graniče s Arktikom. Ovdje se počela povećavati količina leda. Posljednjih godina zabilježene su i katastrofalne suše.
Nejasno je u kojoj su mjeri ti fenomeni međusobno povezani. Ako išta, govore nam koliko se temperaturni obrasci, vrijeme i klima mogu promijeniti tijekom mjeseci, godina i desetljeća. U usporedbi s prethodnim stoljećima, povećana je ranjivost čovječanstva na takve fluktuacije, jer su resursi hrane i vode ograničeni, a svjetska populacija raste, kao i industrijalizacija i energetski razvoj.
Mijenjajući svojstva zemljine površine i sastav atmosfere, otpuštajući toplinu u atmosferu i hidrosferu kao posljedicu rasta industrije i gospodarske aktivnosti, ljudi sve više utječu na toplinski režim okoliša koji, pak, pridonosi na klimatske promjene.
Ljudsko uplitanje u prirodne procese doseglo je tolike razmjere da se rezultat ljudskog djelovanja pokazuje izuzetno opasnim ne samo za područja na kojima se vrši, već i za klimu Zemlje.
Industrijska poduzeća koja ispuštaju toplinski otpad u zrak ili vodena tijela, ispuštajući tekuće, plinovito ili kruto (prašinu) zagađenje u atmosferu, mogu promijeniti lokalnu klimu. Ako se onečišćenje zraka nastavi povećavati, počet će utjecati na globalnu klimu.
Kopneni, vodeni i zračni promet, koji ispušta ispušne plinove, prašinu i toplinski otpad, također može utjecati na lokalnu klimu. Na klimu utječu i kontinuirane građevine koje slabe ili zaustavljaju cirkulaciju zraka i istjecanje lokalnih nakupina hladnog zraka. Onečišćenje mora, primjerice naftom, utječe na klimu golemih područja. Mjere koje čovjek poduzima kako bi promijenili izgled zemljine površine, ovisno o njihovom opsegu i klimatskom pojasu u kojem se provode, ne dovode samo do lokalnih ili regionalne promjene, ali utječu i na toplinske režime cijelih kontinenata. Takve promjene uključuju, na primjer, promjene vremenskih uvjeta, korištenje zemljišta, uništavanje ili, obrnuto, sadnju šuma, navodnjavanje ili odvodnjavanje, oranje netaknute zemlje, stvaranje novih rezervoara - sve ono što mijenja toplinsku bilancu, upravljanje vodama i raspodjela vjetrova na velikim područjima.
Intenzivne promjene temperaturnog režima okoliša dovele su do osiromašenja njihove flore i faune i osjetnog smanjenja brojnosti mnogih populacija. Život životinja usko je povezan s klimatskim uvjetima u njihovom staništu, stoga promjene temperaturnih uvjeta neizbježno dovode do promjena u flori i fauni.
Promjene toplinskog režima kao posljedica čovjekove djelatnosti posebno snažno utječu na životinje, uzrokujući povećanje broja jednih, smanjenje nekih, a trećih izumiranje. Promjene klimatskih uvjeta odnose se na neizravne vrste utjecaja - promjene životnih uvjeta. Stoga se može primijetiti da toplinsko onečišćenje okoliša tijekom vremena može dovesti do nepovratnih posljedica po pitanju promjena temperature i sastava flore i faune.
3. Raspodjela toplinskih emisija u okoliš
Zbog velike količine izgorjelih fosilnih goriva svake godine u atmosferu se ispuštaju ogromne količine ugljičnog dioksida. Kad bi to sve ostalo tamo, njegov bi se broj vrlo brzo povećao. Međutim, postoji mišljenje da se u stvarnosti ugljični dioksid otapa u vodi Svjetskog oceana i time se uklanja iz atmosfere. Ocean sadrži ogromnu količinu ovog plina, ali 90 posto ga je u dubokim slojevima, koji praktički ne stupaju u interakciju s atmosferom, a samo 10 posto u slojevima blizu površine aktivno sudjeluje u izmjeni plina. Intenzitet te izmjene, koji u konačnici određuje sadržaj ugljičnog dioksida u atmosferi, danas nije u potpunosti razjašnjen, što ne dopušta pouzdane prognoze. Znanstvenici danas također nemaju konsenzus o dopuštenom porastu plina u atmosferi. U svakom slučaju treba uzeti u obzir čimbenike koji utječu na klimu u suprotnom smjeru. Kao, na primjer, sve veća zaprašenost atmosfere, koja zapravo snižava temperaturu Zemlje.
Uz toplinske i plinske emisije u Zemljinu atmosferu, energetska poduzeća imaju veći toplinski utjecaj na vodne resurse.
Posebnu skupinu voda koje koriste termoelektrane čine rashladne vode koje se uzimaju iz akumulacija za hlađenje površinskih izmjenjivača topline - kondenzatora parnih turbina, hladnjaka vode, ulja, plina i zraka. Ove vode unose veliku količinu topline u rezervoar. Turbinski kondenzatori uklanjaju otprilike dvije trećine ukupne topline nastale izgaranjem goriva, što daleko premašuje količinu topline uklonjenu iz drugih hlađenih izmjenjivača topline. Stoga se “toplinsko onečišćenje” vodnih tijela otpadnom vodom iz termoelektrana i nuklearnih elektrana obično povezuje s hlađenjem kondenzatora. Topla voda se hladi u rashladnim tornjevima. Zagrijana voda se zatim vraća u vodeni okoliš. Ispuštanjem zagrijane vode u vodna tijela dolazi do nepovoljnih procesa koji dovode do eutrofikacije akumulacije, smanjenja koncentracije otopljenog kisika, brzog razvoja algi i smanjenja raznolikosti vrsta vodene faune. Kao primjer takvog utjecaja termoelektrana na vodeni okoliš može se navesti sljedeće: Regulativnim dokumentima dopuštene granice grijanja vode u prirodnim akumulacijama su: 30 C ljeti i 50 C zimi.
Također treba reći da toplinsko zagađenje također dovodi do promjena u mikroklimi. Dakle, voda koja isparava iz rashladnih tornjeva naglo povećava vlažnost okolnog zraka, što zauzvrat dovodi do stvaranja magle, oblaka itd.
Glavni potrošači tehnološke vode troše oko 75% ukupne potrošnje vode. Ujedno su upravo ti potrošači vode glavni izvori onečišćenja nečistoćama. Pri pranju ogrjevnih površina kotlovskih jedinica serijskih jedinica termoelektrana snage 300 MW stvara se do 1000 m3 razrijeđenih otopina klorovodične kiseline, kaustične sode, amonijaka, amonijevih soli, željeza i drugih tvari.
Posljednjih godina nove tehnologije korištene u opskrbi recikliranjem vode omogućile su smanjenje potrebe stanice za svježom vodom za 40 puta. Što zauzvrat dovodi do smanjenja ispuštanja tehničke vode u vodna tijela. Ali postoje i određeni nedostaci: kao rezultat isparavanja vode koja se dovodi u sastav, povećava se sadržaj soli. Zbog sprječavanja korozije, stvaranja kamenca i biološke zaštite, u te se vode unose tvari koje nisu svojstvene prirodi. Prilikom ispuštanja vode i atmosferskih emisija soli dospijevaju u atmosferu i površinske vode. Soli ulaze u atmosferu u sklopu kapljičnih hidroaerosola, stvarajući specifičnu vrstu onečišćenja. vlaženje okolnog područja i objekata, uzrokujući zaleđivanje cesta, koroziju metalnih konstrukcija i stvaranje vodljivih navlaženih filmova prašine na elementima vanjske rasklopne opreme. Osim toga, kao rezultat kapanja, povećava se nadopunjavanje cirkulirajuće vode, što povlači za sobom povećanje troškova za vlastite potrebe stanice.
Jedan oblik onečišćenja okoliša povezan s promjenama njegove temperature, kao rezultat industrijskih emisija zagrijanog zraka, otpadnih plinova i vode, u posljednje vrijeme privlači sve više pažnje ekologa. Dobro je poznato stvaranje takozvanog “otoka” topline koji se javlja iznad velikih industrijskih područja. U velikim gradovima srednja godišnja temperatura je za 1-2 0C viša nego u okolici. U formiranju toplinskog otoka ne igraju ulogu samo antropogene emisije topline, već i promjene u dugovalnoj komponenti bilance atmosferskog zračenja. Općenito, nestacionarna priroda atmosferskih procesa se povećava na tim područjima. Ako se ova pojava pretjerano razvije, mogla bi imati značajan utjecaj na globalnu klimu.
Promjene toplinskog režima vodenih tijela zbog ispuštanja toplih industrijskih otpadnih voda mogu utjecati na život vodenih organizama (živih bića koja žive u vodi). Poznati su slučajevi kada je ispuštanje tople vode stvorilo toplinsku barijeru ribama na putu do mrijestilišta.
Zaključak
Dakle, negativan utjecaj toplinskog utjecaja energetskih poduzeća na okoliš izražen je, prije svega, u hidrosferi - tijekom ispuštanja otpadnih voda iu atmosferi - kroz emisije ugljičnog dioksida, što pridonosi efektu staklenika. Pritom nije izostavljena ni litosfera - soli i metali sadržani u otpadnim vodama ulaze u tlo, otapaju se u njemu, što uzrokuje promjenu njegovog kemijskog sastava. Osim toga, toplinski utjecaj na okoliš dovodi do promjena u temperaturnom režimu u području energetskih poduzeća, što zauzvrat može dovesti do zaleđivanja cesta i tla zimi.
Posljedice negativnog utjecaja emisija iz energetskih postrojenja na okoliš već se danas osjećaju u mnogim regijama planeta, uključujući i Kazahstan, au budućnosti prijete globalnom ekološkom katastrofom. U tom smislu, razvoj mjera za smanjenje emisija toplinskih onečišćujućih tvari i njihova praktična provedba vrlo su relevantni, iako često zahtijevaju značajna kapitalna ulaganja. Potonje je glavna prepreka širokoj primjeni u praksi. Iako su mnoga pitanja temeljno riješena, to ne isključuje mogućnost daljnjeg poboljšanja. Treba uzeti u obzir da smanjenje toplinske emisije u pravilu podrazumijeva povećanje učinkovitosti elektrane.
Toplinsko zagađenje može imati strašne posljedice. Prema prognozama N.M. Svatkov, promjene u karakteristikama okoliša (povišena temperatura zraka i promjene razine svjetskih oceana) u sljedećih 100-200 godina mogu uzrokovati kvalitativno restrukturiranje okoliša (otapanje ledenjaka, porast razine svjetskih oceana do 65 metara i plavljenje velikih površina zemlje).
Popis korištenih izvora
1. Skalkin F.V. i dr. Energija i okoliš. - L.: Energoizdat, 1981
2. Novikov Yu.V. Zaštita okoliša. - M.: Viši. škola, 1987
3. Stadnitsky G.V. Ekologija: udžbenik za sveuč. - St. Petersburg: Khimizdat, 2001
4. S.I.Rozanov. Opća ekologija. Sankt Peterburg: Izdavačka kuća Lan, 2003
5. Alisov N.V., Khorev B.S. Ekonomska i socijalna geografija svijeta. M.:
6. Gardariki, 2001. (monografija).
7. Chernova N.M., Bylova A.M., Ekologija. Udžbenik za pedagoške institute, M., Obrazovanje, 1988
8. Kriksunov E.A., Pasechnik V.V., Sidorin A.P., Ekologija, M., Izdavačka kuća Bustard, 1995.
9. Opća biologija. Referentni materijali, sastavio V. V. Zakharov, M., Izdavačka kuća Bustard, 1995.
Slični dokumenti
Tvari koje zagađuju atmosferu, njihov sastav. Plaćanja za onečišćenje okoliša. Metode proračuna emisija onečišćujućih tvari u atmosferu. Obilježja poduzeća kao izvora onečišćenja zraka, proračun emisija na primjeru zdravstvene ustanove Raduga.
kolegij, dodan 19.10.2009
Opće karakteristike termoenergetike i njezine emisije. Utjecaj poduzeća na atmosferu pri korištenju krutih i tekućih goriva. Ekološke tehnologije izgaranja goriva. Utjecaj korištenja prirodnog plina na atmosferu. Zaštita okoliša.
test, dodan 06.11.2008
Obilježja ekološke situacije koja proizlazi iz gospodarskih aktivnosti u gradu Abakanu. Procjena stupnja onečišćenja okoliša emisijom otrovnih produkata izgaranja, Proračun ekoloških i gospodarskih šteta od požara.
test, dodan 25.06.2011
Čimbenici koji utječu na onečišćenje okoliša motornim prometom. Utjecaj načina vožnje na emisije vozila. Utjecaj klimatskih uvjeta na emisije. Obrazac promjena koncentracije olova tijekom godine.
test, dodan 05.08.2013
Obilježja industrije Volgograda i njihov doprinos degradaciji okoliša. Priroda štetnih učinaka emisija na ljude. Karcinogeni rizik za javno zdravlje od atmosferskih emisija iz Volgograd Aluminium OJSC.
kolegij, dodan 27.08.2009
Procjena utjecaja industrijskih objekata na okolišne uvjete Kazahstana. Specifičnosti onečišćenja uslijed rada termoelektrana. Analiza promjena geoekoloških uvjeta okoliša pod utjecajem termoelektrane.
diplomski rad, dodan 07.07.2015
Značaj čišćenja emisija iz termoelektrana u atmosferu. Otrovne tvari u gorivu i dimnim plinovima. Pretvorba štetnih emisija iz termoelektrana u atmosferski zrak. Vrste i karakteristike sakupljača pepela. Obrada sumpornih goriva prije izgaranja.
kolegij, dodan 01.05.2014
Narušavanje prirodnog okoliša kao rezultat ljudske aktivnosti. Klimatske promjene, onečišćenje atmosfere i hidrosfere, degradacija zemljišta, efekt staklenika. Načini sprječavanja globalne klimatske i ekološke katastrofe.
sažetak, dodan 08.12.2009
Čimbenici koji utječu na učinkovitost funkcioniranja i razvoja željezničkog prometa. Utjecaj objekata željezničkog prometa na okoliš, integralne karakteristike za ocjenu njegove razine i utvrđivanje sigurnosti okoliša.
prezentacija, dodano 15.01.2012
Društveno-politički i ekološko-ekonomski aspekti problema zaštite okoliša. Globalni ekološki problemi, znakovi rastuće krize. Onečišćenje zemljišta i tla kao posljedica antropogenog utjecaja. Poremećaj i rekultivacija zemljišta.
Izvori. Suvremena industrijska proizvodnja povezana je s intenziviranjem tehnoloških procesa i uvođenjem jedinica visoke toplinske snage. Povećanje kapaciteta jedinice i proširenje proizvodnje dovode do značajnog povećanja proizvodnje viška topline u toplim pogonima.
U proizvodnim uvjetima servisno osoblje, koje se nalazi u blizini rastaljenog ili zagrijanog metala, plamena, vrućih površina itd., izloženo je toplinskom zračenju iz ovih izvora. Zagrijana tijela (do 500 o C) uglavnom su izvori infracrvenog zračenja. Kako se temperatura povećava, u spektru zračenja pojavljuju se vidljive zrake. Infracrveno zračenje (IR zračenje) je dio elektromagnetskog spektra valne duljine λ = 0,78 – 1000 μm, čija energija kada se apsorbira u tvari izaziva toplinski učinak.
Učinak na ljude. Pod utjecajem visokih temperatura i toplinskog zračenja radnika dolazi do oštrog poremećaja toplinske ravnoteže u tijelu, dolazi do biokemijskih promjena, poremećaja kardiovaskularnog i živčanog sustava, pojačanog znojenja, gubitka soli potrebnih organizmu, te dolazi do oštećenja vida.
Sve ove promjene mogu se manifestirati u obliku bolesti:
- konvulzivna bolest, uzrokovan kršenjem ravnoteže vode i soli, karakterizira pojava oštrih konvulzija, uglavnom u ekstremitetima;
- pregrijavanje(termalna hipertermija) nastaje kada se višak topline akumulira u tijelu; glavni simptom je naglo povećanje tjelesne temperature;
- toplinski udar javlja se u posebno nepovoljnim uvjetima:
obavljanje teških fizičkih poslova pri visokim temperaturama zraka u kombinaciji s visokom vlagom. Toplinski udari nastaju kao posljedica prodora kratkovalnog infracrvenog zračenja (do 1,5 mikrona) kroz vlasište u meko tkivo mozga;
- katarakta(crystal clouding) je profesionalna bolest oka koja nastaje pri dugotrajnom izlaganju infracrvenim zrakama λ = 0,78-1,8 mikrona. U akutne smetnje vida ubrajaju se i opekline, konjunktivitis, zamućenje i opekline rožnice te opekline tkiva prednje očne komore.
Osim toga, IR zračenje utječe na metaboličke procese u miokardu, ravnotežu vode i elektrolita u organizmu, stanje gornjih dišnih putova (razvoj kroničnog laringoritisa, sinusitisa), a ne može se isključiti ni mutageno djelovanje toplinskog zračenja.
Protok toplinske energije, osim izravnog utjecaja na radnike, zagrijava pod, zidove, stropove, opremu, uslijed čega se povećava temperatura zraka u prostoriji, što također pogoršava uvjete rada.
Normiranje toplinskog zračenja i metode zaštite od njega
Standardizacija parametara mikroklime zraka u radnom području industrijskih prostora nacionalnih gospodarskih poduzeća provodi se u skladu s GOST SSBT 12.1.005-88.
Kako bi se spriječili štetni učinci mikroklime, potrebno je koristiti zaštitne mjere (npr. lokalne klimatizacijske sustave; zračno tuširanje; kompenzacija štetnih učinaka jednog parametra mikroklime promjenom drugog; zaštitna odjeća i druga osobna zaštitna oprema u skladu s prema GOST SSBT 12.4.045-87; prostorije za rekreaciju i grijanje; regulacija radnog vremena: pauze u radu, skraćenje radnog vremena, povećanje trajanja godišnjeg odmora, smanjenje radnog iskustva itd.).
Jedno od učinkovitih kolektivnih sredstava zaštite radnika od toplinskog zračenja je stvaranje određenog toplinskog otpora duž puta toplinskog toka u obliku zaslona različitih izvedbi - prozirnih, prozirnih i neprozirnih. Prema principu rada, zasloni se dijele na apsorbirajuće, odvodne i reflektirajuće.
Zasloni koji apsorbiraju toplinu– proizvodi s visokom toplinskom otpornošću, poput vatrostalne opeke.
Toplinski štitovi– zavareni ili lijevani stupovi u kojima u većini slučajeva cirkulira voda. Takvi zasloni osiguravaju temperaturu na vanjskoj površini od 30 - 35o C. Učinkovitije je koristiti zaslone za uklanjanje topline s hlađenjem isparavanjem, smanjuju potrošnju vode desetke puta.
Zasloni koji reflektiraju toplinu uključuju zaslone izrađene od materijala koji dobro odbijaju toplinsko zračenje. To su aluminijski limovi, bijeli lim, polirani titan itd. Takvi zasloni reflektiraju do 95% dugovalnog zračenja. Kontinuirano vlaženje ove vrste zaslona vodom omogućuje gotovo potpuno blokiranje zračenja.
Ako je potrebno osigurati mogućnost praćenja tijeka tehnološkog procesa u prisutnosti toplinskog zračenja, tada se u ovom slučaju široko koriste lančani zastori, koji su skupovi metalnih lanaca obješenih ispred izvora zračenja (učinkovitost do 60-70%), te prozirne vodene zavjese u obliku kontinuiranog tankog sloja vode. Sloj vode debljine 1 mm potpuno apsorbira dio spektra s λ = 3 μm, a sloj vode debljine 10 mm - s valnom duljinom λ = 1,5 mm.
Ušteda energije u kotlovnicama. Osnovne mjere uštede energije u industrijskim kotlovnicama u cilju smanjenja toplinskih gubitaka dimnim plinovima. Prednosti pretvaranja parnih kotlova u toplovodni način rada. Određivanje CPL parnih i vrelovodnih kotlova.
Među faktorima koji povećavaju potrošnju goriva u kotlovnicama su: fizičko i moralno trošenje kotlovskih postrojenja; odsutnost ili loša izvedba sustava automatizacije; nesavršenost uređaja plinskog plamenika; nepravodobno podešavanje toplinskog režima kotla; stvaranje naslaga na grijaćim površinama; loša toplinska izolacija; suboptimalni toplinski dizajn; nedostatak ekonomizatora-grijača; curenje plinskih kanala.
Ovisno o vrsti kotlovnice, potrošnja ekvivalentnog goriva po 1 Gcal isporučene toplinske energije iznosi 0,159-0,180 tce, što odgovara stupnju djelovanja kotla (bruto) od 80-87%. Pri radu kotlovskih postrojenja srednje i male snage na plin, učinkovitost (bruto) može se povećati na 85-92%.
Nazivna učinkovitost (bruto) kotlovskih postrojenja za toplu vodu s kapacitetom manjim od 10 Gcal / h, koji se koriste, uključujući i komunalni sektor toplinske energije, kada rade na plin je 89,8-94,0%, kada rade na loživo ulje - 86,7-91 , 1 %.
Glavni pravci uštede energije u kotlovima postaju očiti kada se razmatraju njihove toplinske bilance.
Analiza toplinskih bilanci postojećih parnih i vrelovodnih kotlova pokazuje da se najveći toplinski gubici (10-25%) javljaju s ispušnim dimnim plinovima:
Smanjenje gubitaka iz dimnih plinova omogućuje:
· održavanje optimalnog koeficijenta viška zraka u ložištu kotla na (Sl. 6.10) i smanjenje usisavanja zraka duž njegovog puta.
· održavanje čistoće vanjskih i unutarnjih grijaćih površina, što omogućuje povećanje koeficijenta prijenosa topline iz dimnih plinova u vodu; povećanje površina repnih grijaćih površina; održavanje nominalnog tlaka u bubnju parnog kotla, osiguravajući izračunati stupanj hlađenja plinova u zadnjim grijaćim površinama;
· održavanje projektirane temperature napojne vode, koja određuje temperaturu dimnih plinova koji izlaze iz ekonomajzera;
· preinaka kotlova s krutog ili tekućeg goriva na prirodni plin i dr.
Očito je da promjena temperature dimnih plinova za 20 °C u promatranim uvjetima dovodi do promjene učinkovitosti kotla za 1% (slika 6.11).
Značajke dubokog iskorištavanja topline iz dimnih plinova (s kondenzacijom vodene pare sadržane u njima) razmatraju se u nastavku (vidi Poglavlje 8). U nastavku su također prikazane neke od mjera uštede energije koje dovode do smanjenja troškova energije u izvorima topline. povezan s promjenama kruga i načina rada.
U nizu slučajeva preporučljivo je prebaciti parne kotlove na toplovodni način rada, što može značajno povećati stvarnu učinkovitost parnih kotlova tipa DKVr, DE itd.
Rad parnih kotlova pri niskim (oko 0,1-0,3 MPa) tlakovima negativno utječe na stabilnost cirkulacije; zbog smanjenja temperature zasićenja i povećanja udjela stvaranja pare u zaslonskim cijevima, opaža se intenzivno stvaranje kamenca i povećava se vjerojatnost izgaranja cijevi. Osim toga, ako se u instalaciji kotla koristi ekonomizator vode od lijevanog željeza, tada kada kotao radi na tlaku od 0,1 - 0,3 MPa zbog niske temperature zasićenja, mora se isključiti, jer se može primijetiti neprihvatljivo stvaranje pare u tome. Ove i druge značajke dovode do činjenice da učinkovitost ovih parnih kotlova ne prelazi 82%, au nekim slučajevima, kada su cijevi jako onečišćene, učinkovitost kotla se smanjuje na 70-75%.
Parni generatori pare prebačeni su u režim tople vode Kotlovi u radu nisu niži od specijaliziranih toplovodnih kotlova, au nizu pokazatelja i mogućnosti ih nadmašuju, na primjer u odnosu na:
· dostupnost za unutarnju inspekciju, kontrolu, popravak, sakupljanje mulja i čišćenje, zahvaljujući prisutnosti bubnjeva;
· mogućnost fleksibilnije regulacije toplinskog učina u prihvatljivim granicama (kvalitativno u smislu temperature mrežne vode i kvantitativno u smislu njenog protoka);
· povećanje učinkovitosti pri prelasku na način tople vode za 1,5 -12,0%.
Prebacivanje na način tople vode zahtijeva promjene u dizajnu kotla.
Pregradnja kotlova sa krutog ili tekućeg goriva na prirodni plin dovodi do smanjenja viška zraka u ložištu i smanjenja vanjske kontaminacije površina za prijenos topline. Troškovi energije za pripremu goriva su smanjeni. Kod pretvaranja kotlova koji rade na loživo ulje u plin, nema potrebe trošiti toplinu za raspršivanje potonjeg pomoću parnih mlaznica. Kod zamjene krutog goriva plinom moguće je izbjeći gubitke zbog mehaničkog podgorijevanja i topline troske.
Ova mjera se primjenjuje ako je to izvedivo na temelju ekonomskih i ekoloških pokazatelja.
Doprinosi uštedi energije tijekom rada racionalna raspodjela opterećenja između nekoliko kotlova koji rade istovremeno.
Kotlovska instalacija obično uključuje nekoliko kotlova koji se mogu razlikovati po karakteristikama, vijeku trajanja i fizičkom stanju.
S padom opterećenja ispod nazivne vrijednosti temperatura dimnih plinova se smanjuje, što znači da se smanjuju toplinski gubici s dimnim plinovima. Pri niskim opterećenjima, protok plina i zraka se smanjuje, njihovo miješanje se pogoršava, a gubici se mogu pojaviti kod kemijskog nepotpunog izgaranja. Apsolutni gubici topline kroz oblogu ostaju praktički nepromijenjeni, ali se relativni (po jedinici potrošnje goriva) prirodno povećavaju. To dovodi do činjenice da postoje načini koji odgovaraju maksimalnoj vrijednosti učinkovitosti.
Budući da su ovisnosti učinkovitosti kotla i potrošnje ekvivalentnog goriva o produktivnosti individualne za različite tipove, izvedbe kotlova i njihov vijek trajanja, racionalnom raspodjelom opterećenja između dva ili više kotlova može se utjecati na ukupnu potrošnju energije kotlovnice.
Za vrelovodnu kotlovnicu kao opterećenje uzima se satni ogrjevni kapacitet Q, a za parnu kotlovnicu satna proizvodnja pare D.
Stresni utjecaj. Dovoljni toplinski postupci, osobito kupke, imaju stresni učinak na ljudsko tijelo. Ako to koristite mudro, možete aktivirati svoju obranu i ojačati svoje tijelo. Dakle, umjerena kupka prodrma, obnovi i tonizira ljudsko tijelo. Zato iz kupališta izlazite u izvrsnom raspoloženju. Takvo fiziološko potresanje posebno je potrebno starijim osobama. To će značajno aktivirati njihov organizam, održavajući vitalnost i snagu do starosti.
Na koži. Izloženost toplini (kao i hladnoći) na koži znači:
a) djelovanje na najveći organ u ljudskom tijelu. Koža čini oko 1,5 mg tkiva, 20% ukupne težine osobe;
b) utjecaj na prirodnu obranu. Naša koža je “prva linija obrane” ljudskog tijela. Dolazi u izravan kontakt s okolinom. Štiti naše krvne žile, živce, žlijezde, unutarnje organe od hladnoće i pregrijavanja, od oštećenja i mikroba. Koža sadrži tvar lizozim, koja je štetna za mnoge bakterije;
c) djelovanje na dišnu i vodoizlučujuću funkciju kože. Koža diše, što znači da pomaže plućima. Kroz njega se oslobađa voda, što olakšava rad bubrega. Uz njegovu pomoć oslobađamo se toksina;
d) djelovanje na žlijezde lojnice. Žlijezde lojnice imaju izlaz u obliku pora, podmazuju kožu tankim slojem posebne emulzije koja je omekšava, štiti od isušivanja, daje elastičnost, čvrstoću i sjaj. Ako žlijezde lojnice rade loše, tada pati koža, a s njom i tijelo;
d) zaštita od infekcija. U borbi protiv infekcije ljudsko tijelo je sposobno proizvesti antitijela – protuotrov koji ne samo da ubija bakterije, već i dezinficira otrove koje one izlučuju. Ova zaštita nastavlja djelovati čak i kada se oporavite. Tako nastaje imunitet na bolest - imunitet u čijem formiranju, kako su pokazala novija istraživanja, najaktivnije sudjeluje koža. Ali koža to može samo kada je čista i zdrava. Čista, zdrava koža suprotstavlja se stalnoj agresiji mikroba. Infekcija putem kože moguća je samo ako je ona kontaminirana. Istraživanja znanstvenika pokazala su da mikroorganizmi na čistoj koži brzo umiru;
f) stvaranje prljavštine na koži. Nedavno su danski mikrobiolozi u prašini otkrili grinje promjera samo 30 mikrona koje se hrane mrtvim česticama ljudske kože i uzrokuju oblik astme. Miješajući se sa znojem, sa stalno lučenim sebumom i ljuskicama mrtvog rožnatog sloja, te čestice prašine tvore ono što nazivamo prljavštinom. Prljava koža gubi elastičnost i postaje bespomoćna. Upalu i gnojenje najčešće izazivaju stafilokoki;
g) uzročnici kožnih bolesti. Mnoge kožne bolesti uzrok su izlaska toksičnih sadržaja iz tijela iznutra prema van. Tako se tijelo bori protiv otrovnih tvari nakupljenih u njemu ako se organi za izlučivanje ne mogu nositi s tim. Stoga, kako toplina kupke ne bi djelovala na kožu poput "usisavača" kojim se uklanjaju otrovni sadržaji iz tijela, provedite prethodno čišćenje svih najvažnijih sustava u tijelu - crijeva, jetra, tekući medij;
h) čišćenje. Jaka, ugodna toplina (kupke), kao nijedno drugo higijensko sredstvo, otvara i temeljito čisti sve pore na tijelu i uklanja nečistoće. Nježno uklanja stare, mrtve stanice s gornjeg sloja kože. Korisno je znati da u samo jednom danu u prosjeku odumre i obnovi se dvadesetina kožnih stanica osobe. Tako vlažna toplina kupke pomaže samoobnavljanje kože;
i) baktericidno djelovanje topline. Toplina saune i parne kupelji djeluje baktericidno. U ovoj vrućini umiru i mikrobi na ljudskom tijelu;
j) kozmetički učinak. Vrući i mokri postupci povećavaju protok krvi i vježbaju krvne žile uz kožu. To ne samo da čini kožu privlačnijom, već i poboljšava njezina fiziološka svojstva. Ne boji se promjena temperature. Osim toga, povećava se njezina taktilna sposobnost.
Zasićenost tijela vlagom i toplinom. Jedna od značajki fenomena života je stalna borba tijela za održavanje optimalne količine vlage i topline. Prosudite sami: trodnevni ljudski embrij sastoji se od 97% vode, odrasla osoba - gotovo dvije trećine svoje težine, a stara osoba - još manje. U normalnim uvjetima, odrasla osoba izdahne oko 25,5 g vode u 1 sat (ovo je oko 600 g dnevno). Svatko s godinama gubi vodu i toplinu, a s njima i vitalnost. Postupak mokre kupke omogućuje ljudskom tijelu da napuni oboje. Kao rezultat toga, obnavljaju se vitalne manifestacije u ljudskom tijelu. Ovo je posebno korisno za starije i starije osobe.
Utjecaj na cirkulaciju krvi općenito. Kao što je već rečeno, toplina uvelike potiče cirkulacijske procese u tijelu. Glavna cirkulirajuća tekućina u tijelu je krv. Stoga se aktivira rad srca, krv brzo cirkulira tijelom, navodnjavajući sve organe i sustave bez iznimke. Zato jednostavno zagrijavanje pomaže da se jednostavno i učinkovito riješite stagnacije krvi. Zdravlje i otpornost organizma na vanjske i unutarnje nepovoljne čimbenike uvelike ovise o promjeni krvi. A s godinama se cirkulacija krvi smanjuje. Tako je nakon ispitivanja cirkulacije krvi kod 500 ljudi ustanovljeno da u prosjeku kod 18-godišnjaka kroz 1,5 cm3 mišića prolazi 25 cm3 krvi. Do dobi od 25 godina količina krvi koja cirkulira u mišićima smanjuje se gotovo za polovicu. Prokrvljenost mišića posebno je smanjena kod onih koji vode sjedilački način života. Ono što je posebno vrijedno je da uslijed zagrijavanja tijela dolazi do pokretanja rezervne krvi, koje čovjek ima 1 litru (od 5-6 litara). Rezervna krv, bogata vrijednim hranjivim tvarima, izvrsno hrani tjelesne stanice. Kako se tijelo počinje zagrijavati, krvni tlak blago raste. A onda se - zahvaljujući širenju krvnih žila - smanjuje.
Utjecaj topline na kapilarnu cirkulaciju. Ako uzmemo u obzir krvožilni sustav, tada kapilare sadrže 80% sve cirkulirajuće krvi u tijelu. Ukupna duljina kapilara je oko 100 tisuća kilometara. Kapilarni sustav predstavlja svojevrsni vaskularni kostur koji natapa svaku stanicu našeg tijela. U svakom slabo funkcionirajućem organu u pravilu se nalazi grč kapilara, njihovo širenje ili skupljanje. Svaki patogeni proces je prije svega kršenje kapilarne cirkulacije. Toplina kupelji pojačava cirkulacijske procese u tijelu, opušta grčeve u tkivima i organima, čime se uspostavlja normalna cirkulacija krvi, a samim time i funkcioniranje organa ili tkiva.
Utjecaj topline na krvnu sliku. Akademik I. R. Tarkhanov dokazao je da se nakon postupka kupke povećava broj crvenih krvnih stanica i hemoglobina. Nedavna istraživanja potvrdila su ovo otkriće. Pod utjecajem postupka kupanja povećava se i broj leukocita - bijelih krvnih zrnaca uključenih u imunološku obranu organizma.
Utjecaj groznice na srce. Pod utjecajem topline postupka kupke aktivira se rad srčanog mišića. Snaga njegovih kontrakcija se povećava. Redovito parno kupanje dovodi do učinka vježbanja srčanog mišića. To je eksperimentalno potvrđeno. Grupi muškaraca u dobi od 30-40 godina ponuđen je test za određivanje rada srčanog mišića - popeti se na 12. kat što je brže moguće bez lifta. Zabilježeno je vrijeme utrošeno na ovaj uspon, otkucaji srca i disanje, kao i vrijeme oporavka ovih pokazatelja. Zatim su svi sudionici eksperimenta podijeljeni u dvije skupine. Jedna grupa počela je trčati dva puta tjedno, druga je posjećivala kupalište isti broj puta tjedno, gdje su korišteni kontrastni učinci: četiri do pet posjeta parnoj sobi u trajanju od 5-7 minuta, nakon čega je slijedilo polijevanje hladnoćom (12-15 °C) vodu 20-40 s i 1-2 min toplo (35-37 °C). Između svakog ulaska u parnu kupelj odmorite se 5-7 minuta. Tri mjeseca kasnije ponovljen je kontrolni test (penjanje na 12. kat bez lifta). Oni koji su trčali i oni koji su se parili u sauni pokazali su približno iste pozitivne promjene. Svi sudionici eksperimenta značajno su skratili vrijeme penjanja uzbrdo, a istovremeno su predstavnici obje skupine pokazali povoljniju reakciju kardiovaskularnog i dišnog sustava. Ali ono što je vrlo važno je da se vrijeme za oporavak funkcija naglo smanjilo, posebno za one koji su posjetili kupalište.
Utjecaj topline na metabolizam. Poteškoće u prijenosu topline tijelom uzrokuje cirkulacijsku aktivnost. Povećana cirkulacija krvi zauzvrat dovodi do povećanja tjelesne temperature. Povišenje temperature utječe na povećanje aktivnosti redoks enzima u stanicama. Kao rezultat toga, aktiviraju se oksidativni procesi u tijelu. Ubrzana cirkulacija krvi, oslobađanje rezervnih količina i porast hemoglobina u njoj omogućuju dopremu više kisika do stanica. To zauzvrat potiče procese oksidacije tvari. Ovako postupak kupke ubrzava metabolizam za otprilike jednu trećinu. Hranjive tvari se bolje apsorbiraju, toksini se oksidiraju i uklanjaju iz tijela. Aktivnost enzima i pojačani metabolizam dovode do toga da osoba ima zdrav apetit. To vam omogućuje normalizaciju mnogih odstupanja u probavi i povećanje apsorpcije hranjivih tvari.
Utjecaj topline na respiratornu funkciju. Sauna savršeno potiče disanje. Vruć, vlažan zrak djeluje na grkljan i sluznicu nosa. Budući da pojačani metabolizam tijekom vrućice zahtijeva kisik, disanje postaje brže i dublje, a to zauzvrat poboljšava izmjenu zraka u plućnim alveolama. Ventilacija pluća povećava se više od dva i pol puta u usporedbi s pokazateljima prije kupanja. Nakon topline kupke bolje se diše jer se čiste pore na koži, uklanjaju se otrovni sadržaji iz krvi i poboljšava prokrvljenost. Nakon postupka kupanja, potrošnja kisika se povećava u prosjeku za jednu trećinu.
Učinak topline na endokrine žlijezde. Poboljšanje opskrbe krvlju, metabolizma i disanja, uklanjanje toksina kao rezultat postupka kupke stimulira endokrine žlijezde, zbog čega je aktivnost organa i sustava tijela bolje regulirana i usklađena.
Poboljšanje mentalnog stanja osobe. Kada ljudsko tijelo poboljša svoje funkcioniranje kao rezultat gore opisanog djelovanja topline, osoba se osjeća ugodno. To dovodi do činjenice da osobu sada ništa ne iritira i psihički se odmara. Osim toga, toplina kupke ublažava umor, koji se postupno nakuplja prema kraju tjedna. Znojenjem se iz mišića uklanja mliječna kiselina, što pojačava osjećaj umora. Toplina kupke, zagrijavajući kožu, mišiće, razna tkiva i organe, izaziva ugodno opuštanje. Opuštanje i zagrijavanje su glavne stvari potrebne za povoljno vraćanje vitalnosti. Sve to stvara nadahnuto, optimistično raspoloženje. Kada je tijelo opušteno i nema ukočenosti, nastupa zdrav, miran san.
Parna soba i povećana vidna oštrina. Toplina je jedna od funkcija životnog principa "Žuč", koji osim probave, upravlja i funkcijom vida. Stoga ne čudi da se funkcija vida osobe poboljšava kao rezultat korištenja parne sobe. Znanstvenici su u svojim istraživanjima postupka kupanja samo potvrdili ovo stajalište Ayurvede.
Vrućica i infekcije. Prag temperaturne osjetljivosti niza patogenih mikroba je ispod temperaturnog praga koji stanice ljudskog tijela mogu tolerirati. Stoga se povećanje temperature (sauna, parna soba) naširoko koristi za liječenje niza zaraznih bolesti.
Na temelju materijala iz knjige G.P. Malakhova "Osnove zdravlja"
Privikavanje na visoke temperature, poput onih u tropima, može trajati od dva tjedna do mjeseci. Istodobno se znojenje povećava, ali malo soli napušta tijelo. Miliaria rubra (klimatska hiperhidroza) posljedica je upale žlijezda znojnica pod utjecajem visokih temperatura.
Klima hiperhidroza manifestira se u obliku crvenih ili ružičastih osipa koji svrbe i uglavnom zahvaćaju glavu, vrat, ramena i područja pojačanog znojenja - pazuhe i prepone, koji se još više upale od dodira s odjećom i na vrućini. Pelenski osip se češće javlja kod dojenčadi. Iritaciju kože možete spriječiti čestim hladnim tuširanjem, korištenjem talka u prahu kako bi vaša koža bila suha i hladna te nošenjem široke, lagane odjeće. Ako je liječenje potrebno, koristite emolijentne kreme ili kreme s niskom koncentracijom hidrokortizona.
Toplinska iscrpljenost, blaži oblik toplinskog udara, javlja se kada tijelo nije u potpunosti aklimatizirano i pregrijano, osobito ako je popraćeno teškim tjelesnim opterećenjem. Karakteristični simptomi: vrtoglavica, glavobolja, mučnina, slabost, umor i ošamućenost. Tjelesna temperatura može porasti do 40°C, što dovodi do dehidracije i delirija. Osim toga, obilno znojenje se nastavlja. U tom stanju ne možete biti na suncu. Potrebno je utrljati se hladnom vodom, okupati u hladnoj kupki i stvoriti strujanje hladnog zraka (na primjer, pomoću ventilatora). Žrtva treba piti puno tekućine i uzimati paracetamol protiv glavobolje.
Sunčanica predstavlja ozbiljnu prijetnju životu. Ovaj problem često se javlja u vrućim, vlažnim klimama i pogađa ljude čija se tijela nisu prilagodila vremenskim uvjetima. Prije svega, rizične osobe su starije osobe, osobe s dijabetesom i osobe koje piju alkohol. Tjelesna temperatura može porasti do 41°C, a unesrećeni će osjećati glavobolju, slabost, mučninu i bolno reagirati na svjetlost. Sunčanicu karakterizira ubrzano disanje i ubrzan puls, crvena koža i osjećaj da gorite (ali se ne znojite). Sunčanica dovodi do stanja delirija, a zatim dolazi do kome. Budući da ovo stanje može dovesti do smrti, potrebno je hitno potražiti liječničku pomoć.
Belladonna 30C (3 doze u razmaku od 1 sata, a zatim ne više od 3 doze tijekom ostatka dana) koristan je homeopatski lijek za liječenje sunčanice ako imate temperaturu, tamnocrvenu put, često sa sjajem, zamućene oči i proširene zjenice. Lijek dobro pomaže kod visoke temperature, delirija, pa čak i halucinacija. Ako imate jake glavobolje, bolje je zauzeti sjedeći položaj jer ležanje može dodatno pogoršati stanje. Ne smije biti svjetla ni buke, dugu kosu treba pustiti. Ako ležite, pod glavu stavite jastuk.
Dilema Disneylanda (stvarna životna priča)
Kao odrasla djeca, moj suprug Barry i ja (obojica nedavno u svojim sedamdesetima) planirali smo putovanje na Floridu na nekoliko tjedana, što je naravno uključivalo i posjet Disneylandu.
Sredina svibnja je najbolje vrijeme kada vrijeme nije prevruće - barem smo tako mislili. Naš hotel u Orlandu nalazio se vrlo blizu atrakcija, a odavde su postojali redoviti autobusi do Disneylanda i drugih zanimljivih mjesta.
Naoružani šeširima sa širokim obodom, sunčanim naočalama, losionima i zalihama flaširane vode, proveli smo prva dva dana istražujući područje prije nego što smo krenuli u željeno Čarobno kraljevstvo. Sljedeće jutro osjećao sam se malo omamljeno, ali nisam se žalio i vratili smo se na autobus za Disneyland. Putem sam zadrijemao, osjećajući se sve čudnije. Bilo je to teško opisati: kao da sam ovdje, a ne ovdje. Vrtoglavica i zamagljen vid onemogućavali su jasno razumijevanje što se događa. Po dolasku morali smo brzo pronaći klupu (tada više nisam mogao hodati bez pomoći), i iako se i dalje nisam imao na što konkretno žaliti, bilo je jasno da mi treba liječnička pomoć. Otišli smo na hitnu, a odatle sam odmah prevezen u bolnicu. Noge su mi bile prekrivene jarko crvenim osipom, a liječnik je inzistirao na potpunom pregledu. Kako se to moglo dogoditi unatoč svim mjerama opreza?!
Ispostavilo se da sunčeve zrake koje se odbijaju od tla i udaraju u vaša stopala nisu ništa manje opasne od onih koje padaju izravno s neba - posebno za starije ljude! Da bih ublažio iritaciju, dobio sam hidrokortizonsku mast i kolima hitne pomoći odvezen sam u Orlando, gdje sam cijeli dan morao provesti u mračnoj sobi, neprestano gutajući hladnu vodu. Unatoč mojoj frustraciji zbog izgubljenog vremena, morao sam poslušati i poslušati naučenu lekciju. Više nisam riskirala hodajući po suncu u kratkim hlačicama, što nam je omogućilo da provedemo nezaboravne dane na Floridi.
Prolazeći kroz bilo koji vodič, prenosi mu određenu količinu energije. Kao rezultat toga, vodič se zagrijava. Prijenos energije događa se na molekularnoj razini, tj. elektroni stupaju u interakciju s atomima ili ionima vodiča i predaju dio svoje energije.
Kao rezultat toga, ioni i atomi vodiča počinju se kretati brže, prema tome možemo reći da se unutarnja energija povećava i pretvara u toplinsku energiju.
Ovu pojavu potvrđuju različiti eksperimenti, koji pokazuju da sav rad struje prelazi u unutarnju energiju vodiča, koja se pak povećava. Nakon toga, vodič ga počinje predavati okolnim tijelima u obliku topline. Ovdje dolazi do procesa prijenosa topline, ali se sam vodič zagrijava.
Ovaj se proces izračunava pomoću formule: A=U·I·t
A je rad koji izvrši struja dok teče kroz vodič. Također možete izračunati količinu topline koja se oslobađa u ovom slučaju, jer je ta vrijednost jednaka radu struje. Istina, to se odnosi samo na stacionarne metalne vodiče, međutim, takvi vodiči su najčešći. Dakle, količina topline također će se izračunati u istom obliku: Q=U I t.
Povijest otkrića fenomena
Svojedobno su mnogi znanstvenici proučavali svojstva vodiča kroz koji teče električna struja. Među njima su se posebno istaknuli Englez James Joule i ruski znanstvenik Emilius Christianovich Lenz. Svatko od njih proveo je vlastite pokuse i mogli su donijeti zaključak neovisno jedan o drugome.
Na temelju svojih istraživanja uspjeli su izvesti zakon koji im omogućuje kvantificiranje topline koja nastaje kao rezultat djelovanja električne struje na vodič. Ovaj zakon se zove "Joule-Lenz zakon". Utemeljio ju je James Joule 1842. godine, a otprilike godinu dana kasnije Emil Lenz je došao do istog zaključka, a njihova istraživanja i eksperimenti nisu bili međusobno povezani.
Primjena svojstava toplinskog učinka struje
Proučavanje toplinskih učinaka struje i otkriće Joule-Lenzova zakona omogućilo je izvođenje zaključka koji je potaknuo razvoj elektrotehnike i proširio mogućnosti korištenja električne energije. Najjednostavniji primjer korištenja ovih svojstava je obična žarulja sa žarnom niti.
Njegov dizajn je da koristi redovnu žarnu nit izrađenu od volframove žice. Ovaj metal nije odabran slučajno: vatrostalan je i ima prilično visoku otpornost. Kroz tu žicu prolazi električna struja i zagrijava je, tj. predaje joj svoju energiju.
Energija vodiča počinje se pretvarati u toplinsku energiju, a spirala se zagrijava do takve temperature da počinje svijetliti. Glavni nedostatak ovakvog dizajna je, naravno, veliki gubitak energije, jer se samo mali dio energije pretvara u svjetlost, a ostatak prelazi u toplinu.
U tu svrhu u tehnologiju se uvodi takav koncept kao učinkovitost, koji pokazuje učinkovitost rada i pretvorbe električne energije. Koncepti kao što su učinkovitost i toplinski učinak struje koriste se posvuda, budući da postoji ogroman broj uređaja koji se temelje na sličnom principu. To se prije svega odnosi na uređaje za grijanje: kotlove, grijalice, električne štednjake i sl.
U pravilu, dizajni navedenih uređaja sadrže neku vrstu metalne spirale, koja proizvodi grijanje. U uređajima za grijanje vode ona je izolirana, oni uspostavljaju ravnotežu između potrošene energije iz mreže (u obliku električne struje) i izmjene topline s okolinom.
U tom smislu, znanstvenici se suočavaju s teškim zadatkom smanjenja gubitaka energije, a glavni cilj je pronaći najoptimalniji i najučinkovitiji sustav. U ovom slučaju, toplinski učinak struje je čak i nepoželjan, jer upravo to dovodi do gubitaka energije. Najjednostavnija opcija je povećanje napona pri prijenosu energije. To rezultira smanjenim protokom struje, ali to smanjuje sigurnost električnih vodova.
Drugo područje istraživanja je izbor žica, jer gubici topline i drugi pokazatelji ovise o svojstvima vodiča. S druge strane, razni grijaći uređaji zahtijevaju veliko oslobađanje energije u određenom prostoru. U tu svrhu izrađuju se spirale od posebnih legura.
Za povećanje zaštite i sigurnosti električnih krugova koriste se posebni osigurači. U slučaju prevelikog porasta struje, presjek vodiča u osiguraču to ne može izdržati, te se on topi, otvara strujni krug i tako ga štiti od strujnih preopterećenja.
