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  能量的转换过程是怎样的?           
能量的转换过程是怎样的?
作者:佚名 文章来源:不详 更新时间:2007-1-17 19:38:46

能量的转换过程是怎样的?


自然界中的天然能源,叫一次能源。把一次能源转换为人们需要的另一种形式的能源产品,叫二次能源。电力是人们使用最方便和最普遍的二次能源。煤、石油、天然气等一次能源转化为电力,往往必须经过3个步骤:(一)从燃料到热;(二)从热到机械能;(三)从机械能到电力。

(一)从燃料到热:供作能源使用的煤、石油、天然气等化石燃料都要在各式各样的炉子里燃烧而转化为热。热可以直接使用,也可以通过热机转化为机械能,再通过发电机进一步转化为电能,然后输出使用。世界上经过热这个环节而被利用的能源,约占90%左右。

(二)从热到机械能:把热转化为机械能,比起燃料的化学能转化为热,要复杂得多。煤或其他燃料在炉中燃烧后产生高温燃气,把热传给锅炉内的水,使水变成具有一定温度和压力的蒸汽。蒸汽进入气缸,在膨胀过程中,推动活塞,经过连杆,转动曲柄轴,输出机械功,带动各种机械运转。

(三)从机械能到电力:蒸汽轮机是目前大型火力发电厂以及工业动力、大型船舰的主要动力装置。它把往复式活塞结构改为旋转式叶轮结构,其热效率比蒸汽机要高。燃气轮机是用油、气做燃料,同高压空气混合在一起燃烧,产生高温燃气,直接进入气轮机作功。蒸汽机、蒸汽轮机、内燃机等产生的机械能推动发电机再产生电能,输往各用电地点。

这就是能源转换过程。如用水力或风力发电则可直接由机械能通过发电机转换成电能。这也是水力发电较火力发电优越之处。

燃料的化学能在炉内转化为有效热的程度,称为炉子的热效率。各种炉子热效率差别很大:电站锅炉为90%~94%,工业炉50%~70%;家用煤气炉约50%,家用煤炭炉10%~20%。一般情况是炉子越小,效率越低,污染也越严重,因为燃料越是燃烧得不够完全,排出的SO2、NO、NO2、CO、CO2以及烟尘等有害物质就越多。因此,应尽量减少小炉子,特别是分散供热的家用煤炉,以节约燃料、减少污染。





能源消费增长速度与国民经济增长速度的比例关系 世界各国经济发展的历史表明,能源增长速度与整个国民经济增长速度之间,形成了规律性的正比关系。这一比例关系的比值,在工业化前期阶段大于1,后期阶段小于1。如美国1880年~1920年,是从以农业为主转向工业化的时期,由于钢铁工业和制造业的迅速发展,能源消费量剧增,40年间能源消费量年平均增长5.6%,而国民生产总值年平均增长3.4%,两者增长速度之比为1.6∶1;原苏联在工业化初期,能源总消费与国民生产总值之比高达1.9∶1;日本在60年代,工业高速发展时期,能源消费与国民生产总值增长之比为1.2∶1。随着经济发展,能源利用科学技术的进步,能源利用日益合理,能源利用率不断提高,使能源消费量增长速度低于国民生产总值的增长速度,即能源消费的增长率与国民生产总值增长率的比值小于1。如美国近50年来能源消费量的增长速度每年为2.5%,而国民生产总值的增长速度每年为3.3%,其比值为0.76∶1。西欧各国1950年~1975年,能源消费量年平均增长:联邦德国为4%,法国为3.9%,英国为1.2%;而国民生产总值年平均增长:联邦德国为5.4%,法国为4.8%,英国为2.6%,其比值都低于1。日本从70年代以来,这个比值也低于1。从世界各国当前的能源利用技术水平分析,能源消费量的增长率与国民生产总值增长率的比值小于1的趋势还将继续下去。

我国到2000年要用比1980年翻一番的能源消费达到国民生产总值翻两番的目标,这主要依靠科学技术进步。合理使用能源、提高能源利用率,就能够达到这个宏伟目标。

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