. (1)
В простейшем случае цикл может быть осуществлен при одном источнике теплоты с температурой T 1 ,отдающем теплоту рабочему телу, и одном источнике теплоты с температурой T 2,воспринимающем теплоту от рабочего тела. При этом в температурном интервале T 1- T 2наивысший кпд h к= 1 - T 2 /T 1среди всех возможных циклов имеет ,то есть h кh t .Кпд, равный 1, то есть полное превращение теплоты Q 1в работу, возможен либо при T 1= Ґ, либо при T 2 = 0 .Разумеется, оба эти условия нереализуемы. Важно ещё подчеркнуть, что для земных условий температура Т 2 для теплоэнергетических установок должна в лучшем случае приниматься равной температуре Т 0окружающей среды (воздуха или водоёмов). Получить источник теплоты с температурой Т 2< Т 0можно лишь с помощью ,которая для своего действия в общем случае требует затраты работы. Невозможность полного превращения теплоты в работу при условии, что все тела, участвующие в этих превращениях, будут возвращены в исходные состояния, устанавливается .
Процессы, протекающие в реальных установках, преобразующих теплоту в др. виды энергии, сопровождаются различными потерями, в результате чего получаемая действительная работа А действ.оказывается меньше теоретически возможной работы А теор. Отношение этих работ называется относительным эффективным кпд установки h oe, то есть,
. (2)
Из формул (1) и (2) получаем А действ= Q 1Ч h th oe= Q 1h e,
где h е= h еЧh oe- эффективный кпд установки. При прочих равных условиях эффективность преобразования теплоты в работу зависит от температуры, при которой эта теплота передаётся рабочему телу. Максимальная работа, которая может быть получена за счёт некоторого количества теплоты Q, отбираемого при температуре T 1при заданной температуре среды Т 0 ,называется работоспособностью, или эксергией l aэтой теплоты, то есть
. (3)
Из формулы (3), в частности, видим, что при T 1 = T 0эксергия теплоты равна нулю.
В наиболее полном варианте установки, преобразующие теплоту в механическую работу (теплосиловые установки), включают: рабочее тело, осуществляющее замкнутую последовательность термодинамических процессов (цикл); системы подвода теплоты к рабочему телу от какого-либо источника тепловой энергии; одну или несколько машин, воспринимающих работу рабочего тела или отдающих ему работу; систему отвода теплоты от рабочего тела в окружающую среду. По способу передачи теплоты к рабочему телу различают установки с внешним подводом (теплота подводится к рабочему телу от внешнего источника в теплообменнике) и установки с внутренним подводом (рабочее тело - продукты сгорания топлива).
Тепловые электростанции.Основу современной Т. (1975) составляют теплосиловые установки паротурбинных электростанций, которые состоят из и (так называемые ) .В СССР на таких электростанциях в 1975 было выработано более 80% всей электроэнергии. В крупных городах чаще всего строятся (ТЭЦ), а в районах с дешёвым топливом - (КЭС).
Отличие ТЭЦ от КЭС состоит в том, что ТЭЦ отдаёт потребителю не только электроэнергию, но и теплоту с сетевой водой, нагретой в бойлерах до 150-170 °С. Сетевая вода по магистральным теплопроводам подаётся в жилые массивы и далее либо непосредственно, либо через промежуточные теплообменники направляется на отопление и горячее водоснабжение. Турбины ТЭЦ помимо регенеративных отборов пара имеют один или несколько регулируемых теплофикационных отборов. Такая турбина работает по графику теплового потребления, и в наиболее холодное время года пропуск пара в конденсатор практически равен нулю. Отопление от ТЭЦ экономичнее, чем от индивидуальных и даже центральных котельных, так как на ТЭЦ сетевая вода подогревается отработавшим паром, температура (а значит, и эксергия) которого лишь немногим выше температуры сетевой воды. В котельных для повышения экономичности используется теплота при максимальной температуре горения топлива.
Упрощённая принципиальная схема конденсационной паротурбинной электростанции изображена на рис. В топке котлоагрегата сжигается топливо (уголь, мазут или природный газ). Необходимый для сгорания воздух, предварительно нагретый уходящими из котлоагрегата газами в рекуперативном воздухоподогревателе, подаётся в топку дутьевым вентилятором. Продукты сгорания отдают свою теплоту также воде и водяному пару в различных элементах котлоагрегата и с температурой 130-150 °С через золоуловитель поступают в дымосос, который выбрасывает их в дымовую трубу. Рабочее тело, преобразующее теплоту в механическую работу, - водяной пар. Перегретый водяной пар поступает из пароперегревателя и направляется в паровую турбину. Давление пара перед турбиной на крупных электростанциях достигает 35 Мн/м 2 при температуре 650 °С. В турбине пар поступает через неподвижные сопла в каналы, образованные криволинейными лопатками, закрепленными по окружности ротора, и, отдавая свою энергию, приводит ротор во вращение. Механическая энергия ротора турбины преобразуется в электроэнергию в электромеханическом генераторе. Паровая турбина чаще всего выполняется в двух или трёх корпусах. Пар, поступающий из первого корпуса турбины во второй, иногда вновь направляется в парогенератор для промежуточного перегрева в пароперегревателе. Отработав в турбине, пар конденсируется в конденсаторе, в котором поддерживается давление 0,003-0,005 Мн/м 2и температура 25-29 °С. Полученный конденсат насосом подаётся в систему регенеративных подогревателей (где подогревается до 230-260 °С за счёт теплоты пара, отбираемого из турбины), а затем насосом - в экономайзер. После экономайзера вода поступает в барабан котла, а из него в размещенные на стенах топки экранные трубы, в которых происходит частичное испарение воды и из которых образовавшаяся пароводяная смесь возвращается в барабан, где насыщенный пар отделяется от воды и направляется в пароперегреватель и далее в турбину, а вода возвращается в экранные трубы. Для генерации пара сверхкритических параметров (давлением свыше 24 Мн/м 2) используют .
Охлаждающая вода подаётся в конденсатор из естественных или искусственных водоёмов и, нагревшись в конденсаторе на несколько градусов, сбрасывается в этот же водоём. В конечном итоге температура охлаждающей воды возвращается к прежнему уровню за счёт испарения некоторой её части. При отсутствии достаточно больших водоёмов охлаждающая вода циркулирует в замкнутом контуре, отдавая теплоту воздуху в испарительных охладителях башенного типа - . Врайонах с недостатком воды применяют так называемые сухие градирни (градирни Геллерта), в которых охлаждающая вода отдаёт теплоту воздуху через стенку теплообменника.
Одна из основных тенденций развития тепловых электростанций - увеличение мощности единичных агрегатов (парогенераторов и паровых турбин), что позволяет быстрыми темпами наращивать энерговооружённость народного хозяйства. В СССР (1976) на КЭС осваиваются энергетические блоки мощностью 800 Мвт(сооружается блок мощностью 1200 Мвт) ,а на ТЭЦ - 250 Мвт.
На газотурбинных электростанциях теплосиловая установка представляет собой (ГТД). В камеру сгорания ГДТ подаётся топливо (природный газ или мазут) и сжатый в компрессоре до нескольких Мн/м 2воздух. Сгорание топлива ведётся при больших коэффициентах избытка воздуха (2-4), что снижает температуру продуктов сгорания, которые направляются в .После турбины продукты сгорания либо отдают в регенераторе часть своей теплоты воздуху, направляемому в камеру сгорания, либо (в упрощённых схемах) сбрасываются в дымовую трубу. Механическая энергия ротора турбины в электромеханическом генераторе превращается в электрическую энергию и частично расходуется на привод компрессора. Газотурбинные электростанции применяются для энергоснабжения магистральных газопроводов (где есть горючий газ под давлением) и в качестве пиковых электростанций для покрытия нагрузок в часы «пик». К середине 70-х гг. суммарная мощность в мире превысила 2,5 Гвт.
Перспективны (ПГУ), в которых осуществляется комбинированный цикл газо- и паротурбинной установок. В зависимости от тепловой схемы различают: ПГУ, в которых пар давлением 0,6-0,7 Мн/м 2из высоконапорного парогенератора направляется в паровую турбину, а продукты сгорания - в газовую турбину, служащую для привода воздушного компрессора и электромеханического генератора; ПГУ, у которых горячие отходящие газы газотурбинной установки поступают в топку парового котла для повышения в ней температуры или же которые служат для подогрева питателя воды в экономайзере котла. В ПГУ по сравнению с паротурбинными установками (тех же мощности и параметров) удельный расход теплоты на 4-6% меньше.
На дизельных электростанциях (ДЭС), в отличие от тепловых и атомных электростанций, электромеханические генераторы приводятся во вращение не турбинами, а двигателями внутреннего сгорания - .ДЭС служат для снабжения электроэнергией районов, которые удалены от линии электропередачи и где невозможно сооружение тепловых или гидроэлектрических станций. Мощность отдельных стационарных превышает 2,2 Мвт.
Атомные электростанции(АЭС). В подавляющем большинстве АЭС паротурбинные. От тепловых электростанций они отличаются тем, что вместо парогенератора с топкой они имеют ,в котором энергия деления ядер урана превращается в теплоту, отдаваемую теплоносителю первого контура, чаще всего воде. В теплообменнике (парогенераторе) этот теплоноситель передаёт теплоту рабочему телу (воде) второго энергопроизводящего контура, в результате чего рабочее тело (вода) испаряется, а полученный водяной пар направляется в паровую турбину. В некоторых случаях, в частности когда реактор охлаждается жидким металлом, между первым и вторым контуром из соображений безопасности вводится ещё один промежуточный контур с каким-либо теплоносителем.
Первая в мире АЭС (мощность 5000 квт) была построена в СССР в 1954. В 1964 суммарная мощность АЭС в мире составила 5 Гвт,а в 1974 - около 40 Гвт.По прогнозам к 1980 в мире на АЭС будет вырабатываться около 10% всей электроэнергии. Изменение структуры энергетического баланса в пользу АЭС определяется тем, что, хотя стоимость установленного квт на АЭС примерно на 80% выше, чем на др. тепловых электростанциях, расчётные затраты на производство электроэнергии примерно одинаковы. В дальнейшем следует ожидать повышения стоимости химического топлива, что сделает АЭС экономически более выгодными.
Транспортные теплосиловые установки.На автомобильном транспорте в качестве двигателей применяются главным образом теплосиловые установки - поршневые двигатели внутреннего сгорания (ПДВС) с внешним смесеобразованием (карбюраторные двигатели) и с внутренним смесеобразованием (дизели). В ПДВС рабочим телом служат продукты сгорания топлива. В рабочем цилиндре ПДВС осуществляются все процессы, необходимые для преобразования теплоты в механическую энергию: в цилиндр засасывается топливовоздушная смесь; здесь же эта смесь сгорает; образовавшиеся продукты сгорания, расширяясь, совершают полезную работу, отдаваемую через поршень внешним механическим устройствам; продукты сгорания поршнем же выталкиваются из цилиндра в атмосферу. Различие ПДВС прежде всего определяется разными термодинамическими циклами и, как следствие, проявляется в различном конструктивном оформлении. На железнодорожном транспорте до середины 20 в. основным двигателем была - поршневая машина, работающая па водяном паре, генерируемом в отд. паровом котле. В 70-х гг. основу локомотивного парка всех промышленно развитых стран составляют (локомотивы, оснащенные мощным дизелем) и .Перспективны .В судовой энергетике используют все перечисленные выше виды теплосиловых установок - от небольших автомобильных двигателей до паротурбинных установок мощностью в десятки Мвт.В авиации для приведения в движение летательных аппаратов служат следующие тепловые двигатели: поршневые ,передающие механическую энергию на воздушный винт: ,основная тяга которых создаётся воздушным винтом, а дополнительная тяга (8-12%) - в результате истечения продуктов сгорания; ,тяга которых возникает при истечении с большой скоростью рабочего тела (продуктов сгорания топлива) из реактивного сопла (см. также , , ) .
Установки прямого преобразования тепловой энергии.Рассмотренные выше теплосиловые установки преобразуют теплоту в механическую энергию, которая на электростанциях превращается в электроэнергию с помощью электромеханических генераторов либо затрачивается на движение в двигательных установках. Однако возможно непосредственное преобразование теплоты в электроэнергию с помощью так называемых установок прямого преобразования энергии. Наиболее перспективны установки с магнитогидродинамическим генератором (МГД-генератором). Термодинамический цикл электростанции с МГД-генератором, работающим на продуктах сгорания органического топлива, аналогичен циклу газотурбинной установки. В камеру сгорания подаются топливо и сжатый воздух, предварительно подогретый до возможно более высокой температуры либо обогащенный кислородом. Это необходимо, чтобы тем или иным способом получить теоретическую температуру горения топлива - около 3000 К. При такой температуре продукты сгорания, к которым добавляют некоторое количество ионизирующейся добавки - щелочной металл (чаще всего калий), переходят в состояние и становятся достаточно электропроводными. В канале МГД-генератора кинетическая энергия плазмы непосредственно преобразуется в электроэнергию в результате взаимодействия потока плазмы с неподвижным магнитным полем МГД-генератора. После генератора продукты сгорания тем или иным способом охлаждаются, очищаются от ионизирующейся присадки и сбрасываются в дымовую трубу. Мощность отдельных МГД-генераторов на продуктах сгорания составляет несколько десятков Мвт(1975). Так как температура газов после генератора очень велика (более 2000 К), рационально использовать МГД-установку в комплексе с обычной паротурбинной станцией. В этом случае теплота, отбираемая от газов, идёт на производство пара для паротурбинной установки. Кпд такой комбинированной установки может достигать 50-60%. Такое повышение кпд очень важно также с точки зрения уменьшения тепловых выбросов электростанций в окружающую среду. Так, если принять, что кпд тепловой электростанции составляет около 40%, то при увеличении кпд до 60% количество сбрасываемой теплоты уменьшится примерно в 2,3 раза (при одинаковой электрической мощности станций).
Для малых энергетических установок специального назначения, например для бортовых источников электроэнергии космических кораблей, разрабатываются и находят применение термоэлектрические и термоэмиссионные установки прямого преобразования энергии. Термоэлектрический генератор (ТЭГ) состоит из двух полупроводниковых термоэлементов с разным типом проводимости - электронной и дырочной. С одного торца эти элементы соединяются между собой коммутационной пластиной, а к свободным их торцам присоединяются электрические контакты для подключения к внешней цепи. Если торцы (спаи) элементов поддерживать при различной температуре, то возникает термоэлектродвижущая сила, пропорциональная разности температур торцов. Когда цепь термоэлементов замкнута на внешнее сопротивление, в ней возникает электрический ток, при протекании которого в горячем спае начнёт поглощаться теплота, а в холодном - выделяться. Если пренебречь джоулевыми потерями в цепи (см. ) и перетоком теплоты теплопроводностью от горячего спая к холодному, то кпд термоэлемента окажется равным кпд цикла Карно для температур, соответствующих температурам спаев. Действительные значения кпд термоэлементов и составленных из них ТЭГ существенно меньше и достигают при разностях температур между спаями в 400-500 К в лучшем случае нескольких процентов. Этим, а также высокой стоимостью самих термоэлементов объясняется малая распространённость ТЭГ, несмотря на их крайнюю простоту и отсутствие каких-либо движущихся частей.
Простейший термоэмиссионный преобразователь энергии (ТЭП) аналогичен двухэлектродной электронной лампе ( ) .Если катод и анод лампы поддерживать при разных температурах, подводя к катоду теплоту и отводя её от анода, то электроны, вылетающие из катода в результате термоэлектронной эмиссии, устремятся к аноду, заряжая его отрицательно. Если анод и катод во внешней цени соединить через какое-либо сопротивление, то за счёт разности потенциалов во внешней цепи пойдёт ток. Если пренебречь необратимыми потерями, кпд ТЭП также близок к кпд соответствующего цикла Карно. Реальный же кпд ТЭП не более 7-8%, прежде всего из-за больших потерь теплоты излучением между катодом, имеющим температуру около 2000 К, и анодом - около 1000 К. ТЭГ и ТЭП представляют интерес в сочетании с ядерными источниками теплоты, образуя полностью статичные автономные источники электроэнергии.
Лит.:Фаворский О. Н., Установки для непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую, М., 1965; Алексеев Г. Н., Преобразование энергии, М., 1966; Рыжкин В. Я,, Тепловые электрические станции, М.-Л., 1967; Маргулова Т. Х., Атомные электрические станции, 2 изд., М., 1974; Магнитогидродинамический метод получения электроэнергии, в. 3, М., 1972.
В. А. Кириллин, Э. Э. Шпильрайн.
Схема конденсационной паротурбинной электростанции: 1 - топка котлоагрегата; 2 - экранные трубы; 3 - пароперегреватель; 4 - барабан котлоагрегата; 5 - пароперегреватель для промежуточного перегрева; 6 - экономайзер; 7 - воздухоподогреватель; 8 - паровая турбина; 9 - генератор; 10 - конденсатор; 11 - конденсатный насос; 12 - регенеративный подогреватель; 13 - питательный насос; 14 - вентилятор; 15 - золоуловитель; 16 - дымосос; 17 - дымовая труба.
«Теплоэнергетика»
«Теплоэнерге'тика»,ежемесячный научно-технический журнал, орган АН СССР, Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и технике и центрального правления научно-технического общества энергетики и электротехнической промышленности. Издаётся в Москве с 1954. «Т.» - ведущий журнал в области большой энергетики. Публикует материалы о тепловых и ядерных электростанциях, парогенераторах, паровых и газовых турбинах. Освещает вопросы автоматизации и применения вычислительной техники в тепловой энергетике, вопросы теории горения, водоподготовки, теплофикации, тепло- и массообмена и др. Переиздаётся на английском языке в Великобритании и США. Тираж (1976) 10,1 тысяч экземпляров.
Тепсень
Тепсе'нь,холм с остатками раннесредневекового поселения 8-10 вв. у поселка Планерское в Крымской области УССР. Поселение относится к периоду интенсивного заселения Таврики племенами - носителями ,проникшими сюда из Приазовья. При раскопках открыты фундаменты нескольких христианских храмов, жилища, обломки сосудов салтово-маяцкого типа, жернова. литейные формы, куфические и византийские монеты, характеризующие занятия и торговые связи жителей Т.
Лит.:Бабенчиков В. П., Итоги исследования средневекового поселения на холме Тепсень, в кн.: История и археология средневекового Крыма, М., 1958.
Тепсень. Остатки двух древнейших храмов.
Тептяри
Тептяри'название значительной части небашкирского населения, жившего в 18 - начале 20 вв. среди башкир. В состав Т. входили татары, мишари, удмурты, марийцы и мордва, сохранявшие свой язык и культурные особенности. Ранние письменные упоминания о Т. относятся к 1-й половине 18 в. Т. были выходцами главным образом из Среднего Поволжья, поселявшимися на башкирских землях. Термин «Т.» (от перс. дефтер - список) в современной литературе не употребляется.
Лит.:Ахмаров Г. Н., Тептяри и их происхождение, в сборнике: Изв. общества археологии, истории и этнографии при Казанском университете, т. 23, в. 5, Каз., 1908.
Тера...
Тера...(от греч. tйras - чудовище), приставка для образования наименований кратных единиц, по размеру равных 10 12исходных единиц. Сокращённое обозначение: русское Т .международное Т. Пример: 1 Тн(тераньютон) = 10 12 н.
Тераи
Тера'и,заболоченные территории у южных подножий Гималаев, на С.-В. Индо-Гангской равнины, в Индии и Непале. Образуют полосу шириной 30-50 кмна высоте до 900 м.покрытую влажными тропическими лесами (джунглями) с участием сала, бамбука, магнолий, орхидей, лиан. На значительных пространствах поверхность покрыта илом, заросла высокотравьем, местами осушена и распахана (производство риса и др. с.-х. культур). Образование Т. связано с избыточным увлажнением обильными грунтовыми водами в условиях слабого дренажа подгорных равнин.
Терапия
Терапи'я(от греч. therapйia - забота, уход, лечение), 1) лечение так называемыми консервативными методами: лекарствами (фармакотерапия), в том числе антибактериальными (химиотерапия, антибиотикотерапия) и гормональными (гормонотерапия) средствами; сыворотками и вакцинами (серо- и вакцинотерапия); различными видами ионизирующего излучения (лучевая терапия); климатическими условиями, движением, грязями, минеральными водами, массажем, электричеством и др. физическими факторами (санаторно-курортное лечение, физиотерапия, лечебная физкультура); лечение питанием (диетотерапия), охлаждением (криотерапия) и т. д. Ср. .
2) Внутренняя медицина, клиника внутренних болезней, основная клиническая дисциплина (см. ) ,изучающая так называемые внутренние болезни: причины их возникновения (см. ) ,механизмы развития (см. ) ,методы распознавания (см. ) ,лечения (кроме хирургического и лучевого) и предупреждения. К внутренним болезням принято относить патологию внутренних органов: кровообращения, дыхания, пищеварения, почек, крови, системы соединительной ткани (см. ) ,желёз и обмена веществ.
История терапиидо 19 в. совпадает с историей медицины в целом: на протяжении нескольких тысячелетий медицинские профессии ограничивались Т. (или медициной), хирургией и акушерством; врач, то есть терапевт, как учёный-медик противопоставлялся, например в средние века, хирургу-ремесленнику. Соответственно этому величайшие врачи Древней Греции и Рима, Востока, Европы эпохи Возрождения были и основоположниками важнейших систем, школ и направлений в развитии Т. К ним относятся ,утвердивший наблюдение у постели больного как собственно врачебный метод исследования, отметивший значение образа жизни и условий среды в качестве факторов, определяющих здоровье и болезнь, и обосновавший индивидуальный подход к лечению больного; , который систематизировал накопленные врачами античного мира медицинского знания и показал, что анатомия и физиология - научная основа диагностики и лечения; , составивший энциклопедический свод медицинских знаний; , сторонник опытного знания, применивший для лечения многие химические вещества, минеральные воды, разрабатывавший учение о дозировке лекарств и положивший начало .В 17 в. эмпирическая медицина достигла высокого развития в деятельности Т. .который отверг многочисленные догматические медицинские системы, противопоставил им практическую медицину, основанную на гиппократовом принципе врачебного наблюдения, сформулировал понятие о фазах болезненного процесса, описал признаки многих болезней. Наблюдение у постели больного стало основой врачебно-педагогической. деятельности Г. .К. .С. Г. .Г. И. и многих др. врачей 2-й половины 17- 1-й половины 19 вв.
Работы основателя научной анатомии А. и открытие У. кровообращения (16-17 вв.), достижения патологической анатомии (Дж. Б. ,М. Ф. К. ,К. ,Р. ,А. И. и др.), установившей локализацию и материальный субстрат болезней; разработка в 18-19 вв. методов расспроса (М. Я. ,Г. А. ) ,выстукивания (Л. ,Ж. Н. ) и выслушивания (Р. ,И. ) больного, а также экспериментального метода научного исследования (Ф.