Co je energie? Pro mnohé různé míry abstrakce můžeme odpovědět jako a)Zachovací veličina, jejíž existence plyne z požadavku invariance fyzikálních zákonů při posunu v čase b)Veličina zachovaná spolu s hmotností, tj. známé

Co je energie? c)Veličina spojitě související s časem, nebo „čas jsou peníze“ a za energie platíme d)Michail Lomonosov, James Prescott Joule, atd.

Co je energie? Pro nás je podstatné: I.Zachovává se II.Jde o abstraktní pojem III.Abstraktní pojem si zprostředkujeme pomocí jiných pojmů různé míry abstrakce Rozlišujeme druhy či formy energie – Tepelná, fotonů, kinetická, potenciální energie atomů v krystalové mřížce, atd.

Co znamená „zachovací“ a různé formy? Chcete se dostat z Pece pod Sněžkou na Sněžku – Potřebujete energii a podle současných poznatků to nelze ošidit – Máte-li málo síly, použijete převodovku nebo kladkostroj – Budete muset vícekrát otočit kladkou nebo táhnout delší kus lana – Práce potřebná na změnu vaší potenciální energie prostě nějak vykonat musíme

Co znamená „zachovací“ a různé formy? Můžeme využít vlastní (lidské) energie – Chemická energie z potravy koná práci ve svalech Použít chemickou energii reakce benzínu s kyslíkem – Výroba tepelné energie a tu poté v motoru přeměněnou v mechanickou práci Nafouknutý héliový balón

Výkon a energie Výkon versus energie a vztah mezi nimi Okamžitý výkon = Průměrný výkon přes krátký čas

Účinnost Pravděpodobně se vám nepodaří využít veškerou energii tak, jak budete chtít, pak hovoříme o účinnosti Účinnost více dějů za sebou – Když n-krát přeměníme nějakou energii, aby následně n-krát byla ta naše, kterou chceme.

Účinnost Energie je zachovací, vstupní energie se nezmizí, jen se přemění i v něco, co nechceme Reálné a teoretické účinnosti přenosů a přeměn jsou velmi různé

Účinnosti přenosů a přeměn energií

Příklady účinností

Příklady velikosti energie

Izolace potrubí

Izolace potrubí

Energie vs. výkon

Energie vs. výkon IV.Častý případ, kdy vstupní energie je ELEKTRICKÁ ENERGIE – Rovnoměrné zatížení (tzn. práci s konst. výkonem) Zpravidla z hlediska elektrických ztrát nejvýhodnější – Příklad, kdy musím dodat nějakou energii

Energie vs. výkon – Platí: – Případ α

Energie vs. výkon – Případ β

Energie vs. výkon – Tyto ztráty mohou být malé – Jednoduše udělám odhad pro rovnoměrné a nerovnoměrné zatížení Transformátorů, rozvodů, motorů … Jsou to hlavní el. Ztráty – El. Spotřebiče (pokud mohu) zatěžuji rovnoměrně

Entalpie V.Úniky médii daných parametrů – Co je to Entalpie? – Pokud nám uniká někde nějaké médium, pak uniklá ztracená energie bude rovna – Při únicích médií je kinetická energie unikajícího média zpravidla zanedbatelná  Při trvalých únicích paliva – V případech kdy bude významná kinetická energie unikajícího média si jistě všimnete a budete jí řešit (ale ne kvůli energii)

Entalpie – Pro tuto „energii v médiu, co není kinetická“ máme pojem entalpie – Kinetickou energií zanedbáme − havárie neřešíme kvůli úsporám energie

Entalpie – Pro lajky: Vnitřní energie − můžu s ní topit nebo ohřívat − např. využití kondenzace syté páry a pak ochladit kondenzát − médium se „někam tlačí“, může pohánět píst nebo turbínu, v podstatě konat mechanickou práci

Energie Ještě pár slov o energii: – Energii nejde definovat jednoznačně – Např. pro potenciální energii musíme říci odkud měříme h aby platil vztah – Nepoužíváme záporná čísla, probereme v místě, jak se můžeme ocitnout nejhlouběji (dno studny, podlaha apod.) – Podobně pro teploty musíme smluvně zvolit, kdy je např. entalpie vody nulová

Měrná en talpie – Z čistě praktických důvodů zavádíme tzv. měrnou entalpii – Měrná entalpie nám vlastně říká: „Jak je entalpie koncentrovaná“

Měrná en talpie – Z praktických důvodů volíme například – Takže pro bude záporné Ve výpočtech to není problém Jde ve výsledku o změny V případě teploty může jít o představu „jakou nejmenší teplotu má médium, které mám neomezeně k dispozici“

Jak zjistit měrnou entalpii h? Bereme hladinupro a)Kapalné médium, které jsme netavili (například voda) b)Vodní pára daných parametrů – Z tabulek nebo tzv. termografických diagramů – Technický inženýr je schopen jí zjistit – Počítá se nedobře, obsahuje teplo k vypaření apod.

Důležité porovnání  Měrná entalpie páry je vždy mnohem větší než měrná entalpie kapalné vody  Únik páry je vždy větší energetická ztráta, než únik stejného množství vody

Příklady na vodu a páru a)Uniká 0,2kg vody/min. při tlaku p=10 5 Pa a teplotě T=90°C – Ztracená energie b)Uniká 0,2kg vody/min. při tlaku p=300MPa a teplotě T=90°C – Ztracená energie

Příklady na vodu a páru c)Uniká 0,2kg syté páry/min. při tlaku 0,3MPa – Entalpie zjistit z h-s diagramu – Ztracená energie

Voda vs. pára Z energetického hlediska má cenu sledovat jen vodu (jako páru či horkou vodu) Je možné, že bude unikat vzduch nebo jiné chemikálie, ale to se z havarijního hlediska opraví hned, úniky stlačeného vzduchu znamenají ale větší spotřebu energie kompresory

Úspory peněz Energie x čas x peníze Více tepla → méně elektřiny Kompresory – Chceme tlak, ne teplotu Rekuperace a odpadní teplo Chlazení Vždy odebírám i dodávám teplo

Točivá redukce

Využití odpadního tepla Využití odpadního tepla je v principu jednoduché – Lze ho přeměnit zpět na elektrickou energii

Úspora „dražší“ energie Využití „horší“ energie k úspoře „dražší“ – Snížíme příkon motoru, když ohřejeme médium na a tím snížíme její viskozitu

Děkuji vám za pozornost