Глава I . Понятие и классификация топлива
Комитет по образованию Псковской области
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Псковской области «Псковский агротехнический колледж»
Индивидуальный проект
на тему
«Влияние топлива на загрязнения воздуха»
по дисциплине
«Биология»
Обучающийся: Павлов Даниил Алексеевич
Курс 1 группа 12-11
Специальность: Техническое обслуживание и ремонт двигателей систем и агрегатов автомобилей
Руководитель: Щеголева И.И
Оценка: __________
Псков, 2023г.
Содержание:
Введение…………………………………………………………………………….….3
Глава I. Понятие и классификация топлива………………………………………….4
1.1. Понятие топлива…………………………………………..........................………4
1.2. Основные свойства и химический состав топлива...…………………………...4
1.3. Классификация топлива.................................................…………………..……..5
Глава II. Виды топлива………………………………………………………………..6
2.1. Нефть и нефтепродукты.........................................................................................6
2.2. Уголь……………………........................................................................................8
2.3. Природный и бытовой газ.....................................................................................10
Глава III. Влияние топлива на окружающую среду...……………………………….18
3.1. Загрязнение атмосферы..........................................................................................18
3.2. Парниковый эффект…............................................................................................21
3.3. Последствия добычи и транспортировки топлива …..........................................22
Заключение……………………………......…………………………………..……....28
Список использованных источников………………..……………………………….30
ВВЕДЕНИЕ
Топливо активно используется людьми для получения тепла и света, то есть энергии, с тех самых пор, как человек научился пользоваться огнём. Первоначально в качестве топлива использовались дрова, а также жир рыб и животных.
В процессе эволюции и развития требования к ассортименту топлива росли. Первая промышленная революция, произошедшая в XIX веке в результате перехода от древесного топлива к ископаемому угольному, полностью преобразовала аграрные страны Европы, а затем и Америку.
Потом пришла эра электричества, открытие которого оказало огромное влияние на жизнь человечества и обусловило зарождение и рост крупнейших городов мира.
Применение в качестве топлива нефти и природного газа в сочетании с развитием электроэнергетики, а затем и освоение энергии атома позволили промышленно развитым странам осуществить грандиозные преобразования, итогом которых стало формирование современного облика Земли.
Известно, что топливо (его разные виды) играет в жизни современного человека очень важную роль, и без него она немыслима. Мы применяем топливо как для обогрева жилья и приготовления еды, так и для выработки электроэнергии. А также в различных транспортных средствах – от машин и другого наземного транспорта до самолётов и космических ракет. Вместе с тем, человек, используя топливо, оказывает большое негативное влияние на окружающую среду, не всегда это замечая. В средствах массовой информации есть множество примеров. Так только за прошедший 2020 год в России крупных разливов произошло около пяти: в Находке 14 марта, в Норильске 29 мая, в Химках 25 июня, в порту Хатанга 27 сентября, в Новой Кежме 10 октября. Каждый раз нефть или топливо в больших масштабах загрязняли почву и воду, нанося вред живущим здесь организмам и растениям. Много говорят и загрязнении окружающей среды при сжигании топлива.
Таким образом, данная тема интересна и актуальна. Все люди тем или иным образом сталкиваются с топливом и результатами его применения, как полезными, так и вредными для всего живого.
Цель проекта: выяснить, какие виды топлива существуют и используются человеком, каково оказываемое ими влияние на окружающую среду.
Задачи проекта:
1) рассмотреть понятие топлива и его основные свойства.
2) изучить классификацию топлива.
3) собрать информацию о различных видах топлива.
4) выяснить, какое воздействие использование топлива оказывает на окружающую среду и как его снизить.
Глава I . Понятие и классификация топлива
1.1. Понятие топлива
Топливо в широком смысле слова — это вещество, способное в ходе определённых процессов выделять энергию, которую можно использовать для технических целей. Химическое топливо выделяет энергию в ходе экзотермических химических реакций при горении, ядерное топливо — в ходе ядерных реакций. В данном проекте я хотел бы подробнее рассмотреть именно химическое топливо.
Понятие топлива возникло из способности некоторых веществ гореть, выделяя при этом тепло. В большинстве случаев горение является химической реакцией окисления, при этом для таких видов топлива, как, например, дерево (дрова) или бензин окислителем часто служит кислород воздуха. В качестве окислителя в специальных устройствах (например, ракетных двигателях) могут использоваться и другие вещества, например жидкий кислород. Фтор не используется как окислитель из-за очень высокой токсичности, озон — из-за токсичности и нестабильности.
Некоторые топлива (например, гомогенные пороха или твёрдые ракетные топлива) способны к самостоятельному горению в отсутствие окислителя. Однако большинство топлив, используемых в быту и в промышленности, требует для сжигания наличия кислорода, и такие топлива также могут называться горючими. Наиболее распространёнными горючими материалами являются органические топлива, в составе которых есть углерод и водород.
Поскольку во многих устройствах в качестве окислителя используется кислород, потребляемый из окружающего воздуха без приложения специальных усилий («невидимый» окислитель), в быту происходит смешение понятий и горючее часто (и ошибочно) называют топливом.
1.2. Основные свойства и химический состав топлива
Основной показатель топлива — его теплотворная способность (или теплота сгорания топлива, ТСТ). Это количество тепла, кДж/кг, выделяющегося при полном сгорании одного килограмма топлива. Различают высшую Qв и низшую Qн теплоту сгорания. Высшей теплотой сгорания Qв топлива называют количество теплоты, выделяющееся при сгорании 1 кг твёрдого или жидкого топлива или 1 м3 газообразного (при температуре 0С и давлении 0,1013 МПа) и превращении водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания, в жидкость. Низшая теплота сгорания соответствует тому количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании, без учёта теплоты конденсации водяного пара.
Помимо теплоты сгорания, важным показателем является температура воспламенения и горения топлива.
Любое топливо по своей сути является смесью различных химических веществ и элементов.
Органическое топливо состоит из горючей и негорючей частей. Горючая часть топлива представляет собой совокупность различных органических соединений, в которые входят углерод, водород, кислород, азот, сера. Негорючая часть (балласт) состоит из различных минеральных примесей. В газообразных топливах это углекислый газ CO2, азот N2 и водяные пары. В твёрдых топливах примеси состоят в основном из глины Al2O3⋅2SiO2⋅2H2O, свободного кремнезема SiO2 и железного колчедана FeS2. В горючих сланцах примеси — в основном карбонаты. В нефти негорючие примеси — это различные соли и окислы железа. К примесям относят также золу и влагу.
Углерод С — основная горючая часть топлива, с увеличением его содержания тепловая ценность топлива повышается. Для различных топлив содержание углерода составляет от 50 до 97 %.
Водород Н является второй по значимости горючей составляющей топлива. Содержание водорода в топливе достигает 25 %. Однако при сгорании водорода выделяется в 4 раза больше теплоты, чем при сгорании углерода.
Кислород О, входящий в состав топлива, не горит и не выделяет теплоты, поэтому является внутренним балластом топлива. Его содержание в зависимости от вида топлива колеблется в широких пределах: от 0,5 до 43 %.
Азот N не горит и так же, как кислород, является внутренним балластом топлива. Содержание его в жидком и твердом видах топлива невелико и составляет 0,5…1,5 %.
Сера S, при сгорании которой выделяется определенное количество теплоты, является весьма нежелательной составной частью топлива, так как продукты ее сгорания — сернистый SO2 и серный SО3 ангидриды — вызывают сильную газовую или жидкостную коррозию металлических поверхностей. Содержание серы в твердом топливе достигает 8 %, в нефти — от 0,1 до 4 %.
Зола представляет собой негорючий твердый компонент, количество которого определяют после полного сгорания топлива. Она является нежелательной и даже вредной примесью, так как в ее присутствии усиливаются абразивные износы, усложняется эксплуатация котельных установок и т.д. Топливо с высоким содержанием золы имеет низкую теплоту сгорания и воспламенения.
Влага является весьма нежелательной примесью, так как, отбирая часть теплоты на испарение, снижает теплоту и температуру сгорания топлива, усложняет эксплуатацию установок (особенно в зимнее время), способствует коррозии и т.д.
1.3. Классификация топлива
Все виды топлива можно разделить на несколько групп по определённым признакам. Существует две системы классификации топлива: по его агрегатному (физическому) состоянию и по способу его получения.
По агрегатному состоянию топливо делится на три группы:
· Жидкое. Природным жидким топливом является нефть. В сыром виде она в качестве топлива обычно не используется. После переработки из неё получают так называемые нефтяные топлива: бензин, дизель, керосин и т.д. Сюда же можно отнести жидкое ракетное топливо.
· Твёрдое. К этой группе относят древесину, торф, уголь (каменный, антрацит, бурый), твёрдое ракетное топливо и т.д.
· Газообразное. Сюда относятся пропан, бутан, метан, природный газ, бытовой газ, водород.
По способу получения топливо делится на две группы:
· Природное. Топливо этой группы в основном представляет собой природные полезные ископаемые, которые за множество лет появились за счет прохождения разнообразных природных процессов на Земле. Сюда относят уголь, нефть, газ, торф, древесину и т.д.
· Искусственное. Искусственным топливом называется топливо, получаемое из органического сырья (твердого, жидкого и газообразного) либо путем его целенаправленной обработки, либо в виде побочного продукта, образуемого параллельно с основным продуктом технологического процесса. К этой группе можно отнести продукты переработки нефти, бытовой газ, биодизель, синтетический бензин (получается из угля), метанол и этанол, ракетное топливо и т.п.