Kuro degimo šiluma

1. Kuro degimo šiluma Darbą atliko: Kauno Simono Daukanto vidurinės mokyklos 9a klasės mokinysLaurynas Minkauskas MokytojaSalomėja Kukauskienė

2. TURINYS • Tikslai ......................................................................................................... 3 • Kas yra kuras.................................................................................................. 4 • Kas yra kuro degimo šiluma………………………….................. 18 • Šilumos šaltiniai ..................................................................................... 26 • Pagrindinės ekologinės problemos Žemėje ................................ 28 • Įdomūs faktai ........................................................................................... 29 • Pasitikrinkime .......................................................................................... 30 • Literatūra ................................................................................................... 43

3. Tikslai: Paaiškinti kas yra kuras, kuro degimo šiluma, šilumos šaltiniai, kaip jie susiję ir kam yra naudingi. Supažindinti su kuro degimo ir šilumos ypatumais.

4. Kuras Kuras – tai degiosios medžiagos, naudojamos energijai gauti jas deginant arba skaidant kitais būdais. Pagal kilmę kuras skirstomas į gamtinį, dirbtinįir sintetinį.

5. Gamtinis kuras Gamtinės degiosios dujos, akmens anglys, rusvosios anglys, degieji skalūnai, durpės, mediena.

6. Dirbtinis kuras Naftos perdirbimo produktai (suskystintos naftos perdirbimo dujos, benzinas, žibalas, reaktyvinių variklių degalai, dyzeliniai degalai), kokoso, skalūnų perdirbimo produktai.

7. Sintetinis kuras Vandenilis, skystas kuras (gautas iš anglies monoksido ir vandenilio), specialus raketų ir reaktyvinių orlaivių kuras (degiosios organinės medžiagos, oksidatoriai, disperguotų metalų mišinys), biodyzelinas (rapsų ir kitų produktų aliejaus produktas).

8. Plačiau apie kurą

9. Nafta • Nafta (gr. ναφθα, turkų kalba – neft; kilmė siejama su akadų napatum – užsiliepsnoti, užsižiebti) – Žemės plutoje susidaręs aliejaus konsistencijos degus skystis. Randama nuosėdinės kilmės akytose uolienose, įsisunkusi į smėlį, smiltainį, klintį. Vienas iš svarbiausių gamtinių išteklių. • Spalva Naftos spalva pasitaiko labai įvairi. Gamtoje labiausiai paplitusi tamsiai rudos ir juodos spalvos su žalsvu atspalviu, tokios spalvos būna beveik visų žemynų nafta. Rečiau pasitaiko šviesiai rudos ir geltonos spalvos nafta. • Tankis Tankis yra svarbus naftos fizikinis rodiklis. Jį sąlygoja asfalto ir dervų kiekis, angliavandenilių molekulinis svoris, ištirpusių dujų kiekis ir vanduo. Naftos tankis gali kisti nuo 0,65 iki 1,00 g/cm³. Mažo tankio nafta susideda iš lengvųjų angliavandenilių ir mineralinės alyvos. Pagal tankį nafta skirstoma į: • lengvąją (tankis iki 0,87 g/cm³), • vidutinio tankio (0,87–0,91 g/cm³), • sunkiąją (daugiau nei 0,91 g/cm³).

10. Naftos produktai Naftos produktai - iš naftos gaunami degalai, kuras, alyvos, tepalai ir kitos medžiagos, paprastai esančios gryni angliavandeniliai arba jų mišiniai. Didžiąją dalį žalios naftos perdirbaį degalus ir kurą: • Šviesieji naftos produktai - benzinas, žibalas, dyzelinas. • Tamsusis naftos produktas -  mazutas 

11. biodegalai Vienas iš atsinaujinančių energijos šaltinių - biokuras, pagamintas iš biomasės, naudojamas kaip degalai vidaus degimo, Stirlingo ir kituose varikliuose, dažniausiai automobilių transporto reikmėms.

12. Automobiliuose dažniausiai naudojamos šios biodegalų rūšys: bioetanolis, biodyzelinas, augalinis aliejus, bioalyva. Bioetanolio gamybai gali būti panaudojamos: cukraus turinčios žaliavos: cukranendrės, cukriniai runkeliai; krakmolo turinčios žaliavos: bulvės, grūdai, lignoceliuliozė, mediena, šiaudai; komunalinės atliekos. Iki 20 % bioetanolio priemaišos benzine nereikalauja techninių variklio pakeitimų ir nemažina variklio galios. Norint naudoti aukštesnės koncentracijos bioetanolį reikalingi variklio pakeitimai. Bioetanolis yra labiausiai pasaulyje paplitę biodegalai. Biodyzelinas – augalinio aliejaus esteris, rapsų metilo esteris, rapsų etilo esteris, gaminamas iš augalinio aliejaus ir alkoholio (metanolio arba etanolio). Jį galima naudoti neperdirbant variklio. Šiuo metu lengvųjų automobilių gamintojai nesuteikia garantijos varikliams, naudojantiems gryną biodyzeliną. Augalinis aliejus naudojamas tik perdirbtuose varikliuose. Neseniai paskelbta apie ketinimus biokurui panaudoti gyvulinius riebalus. BIODEGALŲ RŪŠYS

13. BIODEGALŲ POVEIKIS Mažėjant iškastinio kuro rezervams ir brangstant jo gavybai bei gamybai, biokuro panaudojimas transporte suteikia šias teigiamas galimybes: • Demonopolizuojama degalų tiekimo rinka, dažnai priklausanti nuo užsienio ekonominių ir politinių faktorių. • Degalų gamyba vyksta netoli jų vartojimo, todėl sumažėja pačių degalų transportavimo išlaidos. • Suteikiamos naujos galimybės žemės ūkio įmonėms. • Svarbiausia – mažinama tiesioginė aplinkos tarša, nes beveik visa biokuro gamyba ir vartojimas dalyvauja uždarame gamtos cikle. Tyrimai parodė, kad naudojant aukštos etanolio koncentracijos kurą (pvz., E85, 70-85 % etanolio, plačiai naudojamas Švedijoje, plinta JAV), išskiriama mažiau kancerogeninių medžiagų nei naudojant įprastą kurą, taip pat mažesnės šiltnamio dujų emisijos, tačiau išsiskiria žymiai daugiau acetaldehido, kuris veikiamas saulės šviesos išskiria ozoną, kuris savo ruožtu skatina kenksmingo žmogui smogo susidarymą.

14. Vandenilis (lot. hydrogenium) cheminis elementas periodinėje elementų lentelėje, žymimas H raide. Vandenilis yra plačiausiai paplitęs cheminis elementas Visatoje. Viena daugiausia žadančių šiuolaikinio alternatyvaus kuro technologijų. Šis kuras veikia paprastu principu - jungiamas vandenilis su deguonimi tam, kad būtų gaminama elektros energija elektros varikliui varyti. Toks variklis išskiria visiškai nekenksmingus produktus - vandens garus ir šilumą, todėl į aplinką neišmetama jokių kenksmingų medžiagų. VANDENILIS

15. KURO KOKYBĖS RODIKLIAI Kuro, kokybę apibūdinantys, rodikliai yra savitoji degimo šiluma, kaitrumas, pelningumas, drėgnumas. Kietojo (daugiausisiai naudojamas patalpoms apšildyti) ir skystojo (dažniausiai naudojamas automobiliuose, kai kuriose žoliapjovėse, kituose aparatuose) kuro degiąją masę sudaro anglis, vandenilis, siera, azotas ir deguonis, dujinio (taip pat kaip kietasis, naudojamas patalpoms apšildyti) – anglis ir vandenilis.

16. Kuro energijos naudingumas šiluminiuose varikliuose

17. ŠILUMINIŲ VARIKLIŲ RŪŠYS VIDAUS DEGIMO VARIKLIS  variklis, naudojantis energiją, išsiskiriančią iš uždarame degimo skyriuje degančio kuro. Veikimo ciklas: 1 - įsiurbimas 2 - suspaudimas 3 – darbo taktas (degimas) 4 - išmetimas GARO TURBINA šiluminis variklis, turintis sukamąjį darbo ratą.

18. Kas yra kuro degimo šiluma? Kuro degimo šiluma vadinamas kiekis, kurį išskiria visiškai sudegdamas 1 kg kuro. Be to yra vartojamos dvi kuro degimo šilumos sąvokos – žemutinė ir aukštutinė. Žemutinė kuro degimo šiluma yra tokia, kai degimo produktuose vanduo yra garų pavidale ir pašalinamas kartu su degimo produktais. Aukštutinė – kai degimo produktuose garai kondensuojasi ir įvertinama papildomai išsiskyrusi slaptoji garavimo šiluma.

19. Mums reikia tiksliai žinoti, kiek šilumos gali išskirti degdamas kuras. Norėdami palyginti įvairių rūšių kurą, turime nustatyti, kiek šilumos išsiskiria visiškai sudegus vienodam jo kiekiui. Palyginimui imamos įvairios kurui naudojamos medžiagos, kurių masė vienetinė.

20. Kuro degimo šiluma žymima raide q. Jos matavimo vienetas yra džaulis kilogramui: [q] = 1 J/kg.

21. Žinodami, kiek šilumos išskiria sudegdamas 1 kg kuro, galime apskaičiuoti bet kurio jo kiekio išskiriamą šilumą: Q = qm.

22. Visiškai sudegdamas kuras išskiria šilumos kiekį (Q), lygų kuro degimo šilumos (q) ir sudegusio kuro masės (m) sandaugai.

23. Kai kurių rūšių kietojo, skystojoir dujinio kuro degimo šiluma

24. Uždavinys

25. SPRENDIMAS

26. Šilumos šaltiniai Šilumos šaltiniai gali būti įvairūs. Žemę daugiausia šildo Saulė. Tačiau šilumą skleidžia ir vulkanai (lot. Vulcanus – romėnų ugnies dievas) bei geizeriai (island. geysa – trykšti). Labai daug jos išskiria degdamas kuras – anglys, benzinas, gamtinės dujos, durpės, malkos ir kt.

27. Kad kuras pradėtų skleisti šilumą, jį reikia pakaitinti iki užsidegimo temperatūros. Degant medžiagai, ryšiai tarp ją sudarančių dalelių nutrūksta (tam naudojama šiluma). Atsiskyrusios dalelės tuoj pat sudaro naujus junginius su deguonimi. Tuo metu išsiskiria šiluma.

28. PAGRINDINĖS EKOLOGINĖS PROBLEMOS ŽEMĖJE • Šiluminė tarša Didėjant organinio kuro deginimo mastams ir į aplinką patenkant vis daugiau anglies dioksido bei kitų su žmogaus veikla susijusių šiltnamio reiškinį skatinančių dujų, klimatas Žemėje po truputį pradėjo šilti. Tam tikra prasme galima laikyti, kad antrinis šiltnamio reiškinį skatinančių dujų poveikis yra pasaulinio masto šiluminė (terminė) tarša. • Šiluminiai varikliai ir jų žala aplinkai Vidaus degimo varikliai, garo turbinos ir kiti šiluminiai varikliai tik dalį kuro išskiriamos energijos paverčia mechaniniu darbu. Iš variklio išėję garai ar dujos dar turi energijos. Todėl išmetamosios dujos sudaro trečdalį visų atmosferos teršalų. • Oro tarša Orą daugiausia teršia žmogus. Miestų ir pramonės rajonų užterštame ore kur kas daugiau retesnių dujų, kurių švariame ore esama tik pėdsakų arba visai nėra. Kai priemaišų daug, atmosfera darosi drumsta, patamsėja, blogiau permatoma. Užterštu oru nemalonu kvėpuoti, neretai jis būna netgi kenksmingas bet kokiai gyvybei. Žmogaus sveikatai kenkia užteršta aplinka , yra ir netiesioginė žala – mažėja augalų derlingumas. Oro teršimo šaltinis – iškastinio kuro degimas.

29. Tai įdomu! • Svarbūs kokybiniai kuro rodikliai yra kaitrumas, peleningumas ir drėgnumas. Kaitrumas – tai aukščiausia kuro degimo temperatūra, pavyzdžiui: medienos ji yra 1600-1700 °C, benzino -2100 °C. Tų pačių medžiagų drėgnumas siekia: medienos – 30-40%, benzino – 0%. Drėgną ir peleningą kurą toli vežti neapsimoka, todėl jis suvartojamas arti gavimo vietos. Tai durpės ir malkos. • Lietuvoje kurui plačiai naudojamos malkos. Ąžuolo, sodo medžių jos yra kietos, beržo, uosio ir klevo – pusiau kietos, eglės, liepos ir drebulės – minkštos. Geriausiomis laikomos kietos malkos. Malkų kaitrumas priklauso nuo jose esnčio vandens kiekio. Kurui naudojamų malkų drėgnumas turi būti tik 15-20 %. Tinkamiausias laikas kirsti medžius malkoms yra žiema Tada medžiai turi mažiausiai vandens (apie 35 %). Pavasarį kirstų medžių drėgnumas būna apie 50 %.

30. pasitikrinkime!

31. Kokių rūšių kuras naudojamas Lietuvoje?

32. ŠIUO METU LIETUVOJE NAUDOJAMOS ŠIOS KURO RŪŠYS: MEDIENA, AKMENS ANGLYS, GAMTINĖS DUJOS, MEDŽIO GRANULĖS IR BRIKETAI, SUSKYSTINTOS DUJOS, AUTOMOBILINIS KURAS. Čia kuro rūšys išvardintos pagal gaunamą šilumos vieneto brangumą.Mediena  - pigiausias kuras, bet juo kurianant iškyla daugiausia problemų. Reikia pasiruošti didelį kiekį malkų, jas džiovinti, nešioti prie katilo, 3 - 5 kartus per parą užkrauti katilo pakurą, išnešti pelenus, valyti katilą ir kaminą. Sistemą su malkiniu katilu sunku reguliuoti, priverstinės cirkuliacijos sistemose yra pavojus, kad dingus elektros maitinimui perkais katilas.Anglys - nebrangus kuras, bet beveik turi visas tas pačias problemas kaip kurianant malkomis.Gamtinės dujos - santykinai nebrangus kuras, neturintis  esminių trūkumų.Medienos granulės ir briketai - kuras brangesnis už gamtines dujas, reikalauja didesnių išlaidų katilui. Reikalauja priežiūros: kuro užkrovimas, pelenų išnešimas, katilų valymas.Suskystintos dujos - gaunamos šilumos kaina žymiai didesnė nei naudojant gamtines dujas, be to reikalingas rezervuaras dujoms laikyti, jį reikia nuolat papildyti.Benzinas - šiuo metu brangus kuras, bet kitaip nei dyzelinas, tausoja automobilį.

33. AR KURO ATSARGOS ATSINAUJINA?

34. Iš viso Lietuvoje suvartojame 4,9 mln tonų naftos produktų, įskaitant ir kitokios rūšies energijos sąnaudas. Iškastinio kuro – anglių, naftos, dujų ištekliai yra baigtiniai. Jie yra eksportuojami į mūsų šalį. • Saulės, durpių, biomasės šilumos energija nuolat natūraliai atsinaujina. Medienos pavidalo biomasė yra seniausiai žmonijos naudojamas energijos šaltinis.

35. Kokių problemų kelia iškastinio kuro deginimas?

36. Šiluminiai reiškiniai susiję su didelių kuro kiekių deginimu. Dėl to kasmet į Žemės atmosferą išmetama apie 150 000 000 t pelenų, 100 000000 t sieros oksidų (SO2, SO3), 60 000 000 t azoto oksidų (NO, NO2), 20 000 000 000 t anglies dioksido. Spėjama, kad ir ateityje į atmosferą bus išmetama daug anglies dioksido. Šios medžiagos labai teršia gamtą. Dauguma jų tirpsta vandenyje – Žemėje iškrinta rūgštūs lietūs. Šiai bėdai išspręsti yra kuriami planai, ateityje naudoti kitus energijos šaltinius, realiausias iš jų vandenilis.

37. Kokia yra Lietuvos ekologinė padėtis?

38. Dėl žmonių ūkinės bei laisvalaikio veiklos nuolat vyksta negrįžtamas aplinkos kitimas - prarandamos augalų ir gyvūnų buveinės, o kartu ir pačios rūšys. Dėl to vis daugiau dėmesio skiriama biologinės įvairovės apsaugai. • Tarša nafta gamtinei aplinkai sukelia labai didelius nuostolius, sutrikdo normalų ekosistemų funkcionavimą. Šiai problemai pradėti naudoti įrenginiai šalinantys naftą iš vandens ir tuo pačiu gerinantys vandens būklę. • Didelė bėda yra miško nykimas. Dėl žmonių savavališkų poreikių miškas yra naikinamas. Žmonės, suvokdami miškų teikiamą naudą, juos atsodina. Lyginant su kitomis Europos šalimis, Lietuvos miškų būklė yra vidutinė.

39. Vien Lietuvoje kasmet į sąvartynus patenka po 4 – 5 mln. m3 atliekų. Atliekų dalis, kurios nepavyksta perdirbti, tvarkoma kompostuojant, deginant, verčiant į sąvartynus. Deginant atliekas yra sunaikinamos pavojingos medžiagos ir patogeniniai mikroorganizmai, gerokai sumažinamas jų tūris, be to, pagaminama energijos. Siekiant sumažinti žalingą poveikį aplinkai, sąvartynuose vis dažniau įrengiamos dujų surinkimo sistemos, o pačios dujos deginamos katilinėse arba kogeneraciniuose įrenginiuose, gaminančiuose šilumą ir elektros energiją vienu metu. Pasaulyje šiuo metu įrengtų sąvartynų dujų surinkimo ir utilizavimo sistemų jau yra beveik 1000. Ekonomiškai tokios dujų surinkimo ir utilizavimo sistemos tikslingos tik dideliuose sąvartynuose, kuriuose sukaupta apie milijoną tonų atliekų. Šiuo metu Lietuvoje iš biomasės yra pagaminamas energijos kiekis, atitinkantis maždaug 6 proc. viso pirminės energijos suvartojimo šalyje.

40. AR KEIČIASI KLIMATAS LIETUVOJE?

41. Ateities klimato pokyčiai priklauso nuo „šiltnamio efektą“ sukeliančių dujų koncentracijų. Lietuvos klimato rekordai: Absoliutus oro temperatūros minimumas: -42,9°C, Utena, 1956 m. vasario 1 d.Absoliutus oro temperatūros maksimumas: +37,5°C, Zarasai, 1994 m. liepos 30 d.Didžiausias vidutinis metinis kritulių kiekis: 820 mm, Laukuva. Mažiausias vidutinis metinis kritulių kiekis: 572 mm, Dotnuva.Didžiausias kritulių kiekis per metus: 1109 mm, Šilutė, 1981 m.Mažiausias kritulių kiekis per metus: 409 mm, Klaipėda, 1975 m.Didžiausias kritulių kiekis per parą: 138,6 mm, Nemajūnai, 1958 m. liepos 17 d.

42. Mes privalome rasti būdą grąžinti gamtai turtus, kuriuos mes iš jos pasiskolinome. Baris Komoneris

43. Literatūra: http://lt.wikipedia.org/wiki/Pagrindinis_puslapis

44. Ačiū už dėmesį!