Transcript NAPENERGIA A probléma az energia tárolási nehézségeiben rejlik: az egyik megoldás a minél több energia minél hosszabb távú eltárolása.

NAPENERGIA
A probléma az energia tárolási nehézségeiben rejlik: az egyik megoldás a minél több energia
minél hosszabb távú eltárolása. A másik pedig az, hogy a felesleges energiát a villamos hálózatra
kell irányítani, és amikor hiányunk támad az energiából, onnan kell visszapótolni.
Ez utóbbi megoldás a hazai villamos szolgáltatók érdektelenségén rögtön elbukik.
Hazánk időjárási jellemzői :
Az éghajlat kialakításánál alapvető az a sugárzó energia, amely a Napból a földfelszínre jut.
Jellemzésére a globális sugárzás szolgál, értékét MJ / m2 egységben fejezzük ki.
A besugárzás évi összege hazánk túlnyomó részén a 4100-4700 MJ / m2 értékek közé esik.
A legtöbb besugárzást júliusban kapjuk, annak ellenére, hogy a nappalok már valamivel
rövidebbek, a Nap delelési magassága kisebb, viszont a felhőzet mennyisége csekélyebb, mint
nyár elején. Legcsekélyebb a besugárzás decemberben, a nagy borultság és a rövid nappalok
miatt. A besugárzás energiahozama mellett fontos tudnunk, hogy milyen hosszú időn át érkezik
ez az energia a földfelszínre. Erről a napsütéses órák száma ad tájékoztatást. A napsütés
tartamát csillagászati és éghajlati tényezők befolyásolják.
a Magyarországra érkező hőmennyiség éves eloszlása
Látható, hogy egy felhőtlenebb nyári napon akár 21 kJ energia is érheti a felszínt (/m2/nap), ebből
kb. 400 - 500 W (hő) energiát jelent négyzetméterenként.
Ez az energia persze teljes egészében nem hasznosítható, így a különböző veszteségekkel
együtt kb. 150 W forgatható be a háztartásba négyzetméterenként.
A magyarországi napfénytartam éves megoszlása
Az éves napfénymegoszlásból következik a napenergia egyik - s talán legkomolyabb - hátulütője:
a napsugárzás a téli hónapokban a legcsekélyebb, pont amikor a fűtésre a legnagyobb
szükségünk szokott lenni.
Éppen ezért a napenergia fűtéscélú hasznosítása hazánkban mindenképpen csak egy
fűtésrendszer kiegészítéseként használható.
Házi melegvíz hasznosítás esetén pedig vagy a nyári hónapokhoz képest jelentősen túl kell
méretezni a rendszert, vagy szintén kiegészítő fűtést kell alkalmazni a téli hónapokban.
Tálcán kínálja magát a legkézenfekvőbb megoldás: a napkollektor és a hőszivattyú kombinációja.
vagy: fekete rézcső
hullámlemez-tükör
fókuszpontjaiban,
üvegházban”
sörösdobozokból is lehet …
Stirling-motor, Rankine- ciklus
Robert Stirling, 1816; előtte a gőzgépek felrobbantak  balesetek
stirling-motor = „levegőmotor”  kevésbé veszélyes
A robbanómotorok rohamos elterjedése a gőzgéppel együtt a helyigényes Stirling-motorokat is a
hátétbe szorította, és csak napjainkban kezd ismét terer hódítani a techológia, egyrészt a jól
alkalmazható anyagoknak köszönhetően, másrészt pedig mert a megújuló energiákkal és a CHP
(= Combinated Heat and Power - kombinált hő- és villamosenergia előállítás; kombinált
ciklus) rendszerekkel jól összeköthető.
A mai Stirling-motorok hatékonyságukban lassan felülmúlják a dízel- és benzinmotorokat
teljesítmény-súly arányukban. Csendes üzemelésük és környezetbarát (emissziómentes)
működésük egyre szélesebb teret szorít nekik mindennapjainkban.
A Stirling-motor működési elve
A Stirling-motoroknak több változata létezik, ld. Koici Hirata (www.bekkoame.ne.jp/~khirata/english )
animációit.
A Stirling-motorokban többnyire két dugattyú mozog, egymással 90°-os szöget bezárva. Az egyik
nem illeszkedik teljesen a henger falához, feladata a levegő mozgatása, "terelése" (kiszorítódugattyú). A másik illeszkedik a henger falához, ennek feladata a hengerben található gáz
nyomásának változtatása (teljesítmény-dugattyú). A Stirling-motorban teljesítmény dugattyú végzi
az effektív munkát, és a kiszorító-dugattyút is ez mozgatja. A Stirling-motort voltaképpen ez a
nyomás-hőmérséklet változás hajtja.
A mozgást szintén majdnem minden motornál négy fázisra lehet osztani (Rankine-ciklus).
A Stirling-motor változatai:
alfa Stirling-motor
Az alfa Stirling változat két külön dugattyúval rendelkezik, egyik a meleg hőcserélőben, a másik a
hideg hőcserélőben. Ennek a típusnak a az egységnyi térfogatra eső teljesítménye nagy, de
nehézségek merülnek fel a tömítéssel, mivel az egyik dugattyú állandó magas hőmérsékleten
üzemel.
1.tágulás:
2. gáz áramlása:
3. összehúzódás:
4. gáz áramlása:
a legtöbb gázmolekula az alsó, fűtött hengerben van
itt felmelegszik  kitágul  mindkét dugattyút befelé nyomja
a gáz nagyrésze a hideg hengerbe áramlott  lehül 
összehúzódik  kifelé mozgatja mindkét dugattyút
a gáz kitágult, de jelentős része még a forró hengerben van
az összehúzódott gáz még a hideg hengerben van, a
lendkerék visszaforgatja a főtengelyt a kiindulási állapotba
 a gázt visszanyomja a meleg hengerbe  a ciklus
befejeződött
béta Stirling-motor
egyetlen hengerben egy teljesítmény-dugattyúja és ezt körülvevő
második dugattyúja van, mely az első dugattyúval egy tengely mentén
mozog.
A második dugattyú hézaggal illeszkedik a hengerbe, nem szolgáltat
hasznos munkát, csupán arra szolgál, hogy a gázt a forró kamrából a
hideg kamrába tolja. Amikor eléri a hideg hengervéget, a lendítőkerék
átsegíti a holtponton és megkezdi a hideg gáz átnyomását és
komprimálását a meleg hengerbe.
Ez a konstrukció elkerüli az alfa változatnál felmerülő problémákat.
gamma Stirling-motor
Stirling-motorok CHP-alkalmazása:
Egy új fejlesztésű 35 kWe Biomassza üzemű Stirling motoros berendezés
CHP alkalmazás energiamegoszlása :
egy biomassza tüzelésű Stirling-motorral kibővített kazán energiamegoszlási diagrammja
A biomassza a kazánban kerül elégetésre, a távozó füstgáz először a belépő égési levegőt
előmelegíti, majd az ECO-n leadja a hőjének egy részét a fűtési víznek. Az eltávozó füstgáz
maradék hője veszteségnek számít. Az égési levegő hőjéből dolgozik a Stirling-motor is, a
beérkező 140 kW-ból 35 kW villamos áramot termel, a maradék hő pedig szintén az ECO-ra kerül
(CHP elv). A berendezés sugárzott hővesztesége 5kW az ábra szerint.
A berendezés teljese hatásfoka (254 kW / 300 kW) 85%, villamos hatásfoka 12%, termikus
hatásfoka 73%.
másik alkalmazás:
Elgázosító kazánnal működtetett CHP rendszer, Stirling-motorral
Stirling-hűtőgép (kriogenikus hűtés)
A Stirling-motor működése megfordítható: ha a tengelyt forgatjuk, a
kamrákon hőfok különbség mérhető.
Az első Stirling hűtőgépeket a Philips fejlesztette ki az 1950-es
években és többek között folyékony nitrogén gyártáshoz használták.
1990-ig több típust készítettek, ekkor feloszlatták a vállalatot, helyébe
a Stirling Cryogenics & Refrigeration BV-ot alapították, mely ma is
termel. Érzékelők hűtésére sokféle kis Stirling hűtőgépet használnak.
Az ábrán látható kriogenikus hűtő két fokozatban végzi a hűtést, az
első fokozat 80 K-ig, a második fokozat pedig 20-40 K-ig.
A Stirling-motor előnyei
Az égés kivül zajlik le, ezért a levegő-tüzelőanyag-keveréket sokkal pontosabban lehet
szabályozni.
A hőforrás folytonos égést kíván, ezért az elégetlen füstgázok mennyisége elenyésző.
Sok Stirling-motor csapágyazása a hideg oldalon helyezkedik el, ezért a kenést egyszerűbb
megoldani és a kenőanyag élettartama két olajcsere között hosszabb lehet.
Az egész motor sokkal kevésbé bonyolult szerkezet, mint a belsőégésű motorok. Nincsenek
szelepek, a tüzelőanyag és beömlő rendszer sokkal egyszerűbb.
Sokkal kisebb nyomáson üzemelnek, ezért sokkal biztonságosabbak mint a konvencionális
hőerőgépek.
A kisebb üzemnyomás könnyebb szerkezeti elemek beépítését teszi lehetővé.
Nagyon nyugodt járású szerkezetet lehet kivitelezni, működéséhez nincs szüksége külső levegőre,
így tengeralattjárókon ideális erőgép lehet.
Igéretesnek tűnik alkalmazása repülőgépeken: csendesebbek, kevésbé szennyezik a környezetet,
megőrzik hatásfokukat a magasságtól függetlenül, megbízhatóbbak, mert kevesebb alkatrészből
állnak, elmarad az indítóberendezés, kisebb rezgésszinten üzemelnek, az üzemanyaguk kevésbé
robbanásveszélyes.
A Stirling-motor hátrányai
A Stirling-motor hideg és meleg oldali hőcserélői költséges szerkezetek, ezek nyomásálló és
korrózióálló kivitelben kell, hogy készüljenek. Ez megnöveli a költségeket különösen akkor,
ha jó hatásfokú motort kell készíteni.
Különösen kis hőmérsékletkülönbség esetén a hideg és meleg oldal között a motor méretei sokkal
nagyobbak az azonos teljesítményű belsőégésű motorokhoz képest a nagy hőcserélők miatt.
A környezet felmelegítésekor keletkező hőveszteség a legnagyobb akadálya annak, hogy Stirlingmotorokat alkalmazzanak gépkocsi hajtására. Ez azonban nem hátrányos házaknál, ahol a
hőveszteséget jól fel lehet használni melegvíz előállítására és fűtésre.
A Stirling-motort nem lehet gyorsan beindítani, lassú felmelegedésre van szüksége. Ez ugyan a
belsőégésű motorokra is igaz, de a felfűtéshez szükséges idő itt sokkal hosszabb.
A leadott teljesítményt nehéz változtatni, gyors változtatás nem is lehetséges. A teljesítményt vagy
a dugattyú lökethosszának változtatásával vagy az áramló gáz mennyiségével lehet szabályozni.
Ez hibrid hajtásokban és alaperőforrásoknál, ahol állandó teljesítményre van szükség, kevéssé
problematikus.
A hidrogént kis molekulasúlya ideális munkaközeggé teszi, de a hidrogént kicsi molekulái miatt
nagyon nehéz zárt térben tartani szivárgás nélkül.
alkalmazások:
A stirling-motor egyik nagy előnye, hogy a gáz állapotváltozásaira épül
a mozgatása. Az űrben a rendkívül alacsony külső hőmérsékleten egy
viszonylag alacsony hőmérsékletű fűtőberendezés is mozgásba tudja
hozni a motort.
A képen látható berendezés (75 kWel Stirling-motor Dániában)
héliummal van feltöltve, melynek maximális nyomása 4.5 MPa. A
nyolc forróhő - cserélő mindegyikéhez egy-egy henger tartozik. Ezek
a hőcserélők úgy lettek kialakítva, hogy két láng érhet 4-4 egységet.
A berendezésben található egy aszinkron generátor, mely 1000
fordulatszámon csatolható a hálózatra (50 Hz AC).
Naptányérok mozgatásához
Feltételezhetően őseink sem szerették a slágereik hallgatását
megszakítani kényszerszünetekkel, pl. a kurblizással. Akkoriban
nem volt olyan egyszerű a lejátszót bedugni a konnektorba, a
távirányító "puhányító" megjelenése is csak talán egy kósza
gondolat volt akkoriban részükről.
De mivel a kényelem és a találékonyság nem ismer(t) határokat,
így a Paillard Maestrophone üzemében megvalósították a vevők
álmát, az alkohol tüzelésű -Stirling-motorral hajtott- gramofont.
Elképzelhetjük a képet nézegetve, amint Sir Francis, viszkijéből
egy keveset löttyint a gramofonba, hogy kedvenc dívájának áriáját
még egyszer mély beleéléssel végighallgathassa ..
A "csodamasinát" 1910 környékén építették, és a bal oldali kis
kiálló kürtő nem a zenei élményt fokozta (stereo?), hanem az
elégetett alkohol gázait szellőztette ki. A gramofont felszerelték egy
ötletes kupplunggal, ami a lemezcsere idejére leválasztotta az
állandóan működő Stirling-motorról a lemez tárcsáját.
üzemanyagcella
A fuel cell is an electrochemical conversion device. It produces electricity from fuel (on the anode
side) and an oxidant (on the cathode side), which react in the presence of an electrolyte. The
reactants flow into the cell, and the reaction products flow out of it, while the electrolyte remains
within it. Fuel cells can operate virtually continuously as long as the necessary flows are
maintained.
Fuel cells are different from electrochemical cell batteries in that they consume reactant from an
external source, which must be replenished -- a thermodynamically open system. By contrast
batteries store electrical energy chemically and hence represent a thermodynamically closed
system.
Many combinations of fuel and oxidant are possible. A hydrogen cell uses hydrogen as fuel and
oxygen (usually from air) as oxidant. Other fuels include hydrocarbons and alcohols. Other
oxidants include chlorine and chlorine dioxide.
A fuel cell works by catalysis, separating the component electrons and protons of the reactant
fuel, and forcing the electrons to travel though a circuit, hence converting them to electrical power.
The catalyst typically comprises a platinum group metal or alloy. Another catalytic process takes
the electrons back in, combining them with the protons and oxidant to form waste products
(typically simple compounds like water and carbon dioxide).
A typical fuel cell produces a voltage from 0.6 V to 0.7 V at full rated load.
To deliver the desired amount of energy, the fuel cells can be combined in series and parallel
circuits, where series yield higher voltage, and parallel allows a stronger current to be drawn.
Such a design is called a fuel cell stack. Further, the cell surface area can be increased, to allow
stronger current from each cell.
Proton exchange fuel cells:
Fuel cell efficiency:
The efficiency of a fuel cell is dependent on the amount of power drawn from it. Drawing more
power means drawing more current, which increases the losses in the fuel cell. As a general rule,
the more power (current) drawn, the lower the efficiency. Most losses manifest themselves as a
voltage drop in the cell, so the efficiency of a cell is almost proportional to its voltage. For this
reason, it is common to show graphs of voltage versus current (so-called polarization curves) for
fuel cells. A typical cell running at 0.7 V has an efficiency of about 50%, meaning that 50% of the
energy content of the hydrogen is converted into electrical energy; the remaining 50% will be
converted into heat. (Depending on the fuel cell system design, some fuel might leave the system
unreacted, constituting an additional loss.)
elektromos energia + fűtés
Direct-methanol fuel cell
NiMH akku: termodinamikailag zárt rendszer
(ld.: Nickel-metal-hydride_batterie.doc)
nagyteljesítményű NiMH-akku gépjárműbe
Toyota Prius
(ld.: Hybrid_vehicle.doc)
geotermikus energia
A geotermikus energia (= „földi hő”) a Föld belsejében tárolt hőenergia kinyeréséből származó
energia. A Föld belsejében lefelé haladva kilométerenként átlag 30 °C-kal emelkedik a
hőmérséklet. Magyarországon a geotermikus energiafelhasználás 1992-es adat szerint 80-90
ezer tonna kőolaj energiájával volt egyenértékű. A geotermikus energia korlátlan és folytonos
energia nyereséget jelent. Termálvíz formájában viszont nem kiapadhatatlan forrás. Kitermelése
viszonylag olcsó, a levegőt nem szennyezi.
A Nesjavellir geotermikus erőmű Izlandon
Geotermikus erőmű a Fülöp-szigeteken
története:
A geotermikus források felfedezése egészen a római időkig nyúlik vissza. Legelőször a termálvizet
alkalmazták, elsősorban gyógyászati, háztartási és pihenési célokra. Egykoron a brit római
fürdővárosok a hévízforrásokat csőhálózat segítségével közvetlenül hasznosították. A rómaiak a
hévizet a szem és bőrbetegségek kezelésére, míg Pompeiben az épületek fűtésére használták.
Új-Zélandon az első polinéziai betelepülők akik az európai hatástól zavartalanul éltek ezer éven
keresztül a 18. századig, a geotermikus hőforrások gőzét a főzésben, a termálvizet pedig a
fürdésben, mosásban és a gyógyításban hasznosították. A hévizek fűtésben és gyógyászatban
való alkalmazása a modern világban ismét aktuálissá vált.
A 19. században a technika fejlődésével lehetővé vált a felszín alatt rejlő termikus erőforrások
felfedezése és feltárása. Toscanában a természetes geotermikus energiát a bór és az ammónium
vegyületek feldolgozására használták. Itt a geotermikus folyadékok voltak a legfontosabb
bórforrások, míg a hőenergia mellékes volt.
Az elektromos energia termelése 1904-ben indult meg Piero Ginori Conti herceg munkássága
által és 1913-ban a larderelloi erőműben 250 kW energiát állítottak elő. A larderellói erőmű
komplex jelenlegi teljesítménye meghaladja a 400 MW-ot és ezt egy fejlesztési program
segítségével 880 MW-ra szeretnék növelni.
Másodjára Új-Zélandon, a Wairakei térséget fejlesztették az 1950-es évek elején, az északkaliforniai "Gejzír-mező" után, ahol 1960-ban indult meg a termelés. A világon ez utóbbi térséget
fejlesztik a leginkább napjainkban, hiszen teljesítménye 2800 MW.
Franciaországban 1960 óta több mint 200 000 lakás fűtését oldják meg termálvíz segítségével.
Olaszország és Izland a vulkanikusan legaktívabb két európai ország, a Közép-Atlantikum vulkáni
hátságán fekszenek, ennek ellenére a legfőbb, geotermikus energiát hasznosító nemzetek a
Csendes-óceáni lemezszegély mentén csoportosulnak. Japán, a Fülöp-szigetek és Mexikó a
jelenlegi technológia fejlesztésén dolgoznak.
Időközben tervek készültek a geotermikus hő közvetlen felhasználásának lehetőségére, a
távfűtésben és a mezőgazdaságban. E téren Japán, Kína, a volt Szovjetunió utódállamai,
Magyarország valamint Izland a fontosabb termelők. Az új technológiákat Franciaországban és
más nyugat-európai országokban dolgozták ki.
Napjainkban a geotermikus energiát számos területen alkalmazzák:
•A mezőgazdaságban az üvegházak fűtése
•Lakások, lakótelepek fűtése
•Villamosenergia termelés
A geotermikus energia kitermelése
A geotermikus energia kinyerési tartománya a csekély mélységtől egészen a több km mélyen levő
forróvízig terjedhet (esetleg egészen a magmáig). 1.5 km-nél mélyebb kutakat is fúrnak, ahonnan
gőz, vagy igen forró víz nyerhető  többféle alkalmazási lehetőség:
1. hagyományos geotermikus alkalmazások:
-hagyományos erőmű: mérsékelten meleg termálvízzel a víznél alacsonyabb forráspontú
folyadékot elgőzölögtetnek, ezzel hajtják a turbinákat
-mély kutakból érkező forró vízzel melegítik a folyadékot….
-száraz gőz erőművek, ahol közvetlenü a gőzzel hajtják a turbinákat
-mély kutakból feltörő nagynyomású forróvizet tartályokba engedve a nyomása csökken  gőz
keletkezik, ezzel hajtják a turbinákat
2. közvetlen fűtés: a felszín alatti meleg vizet fűtésre/melegítésre használják (épület,
halgazdaság, tej pasztörizálása, járda, útburkolat fűtése, stb…)
3. hőszivattyú: a földfelszín alatti kb. 3 m-es réteg mindenhol egyforma hőmérsékletű, 10-15 oC,
állandó. A hőszivattyú a földbe befúrt csőrendszer és hőcserélő; a lakásokat télen fűtik, nyáron
hűteni lehet
vagy közvetlenül, hőcserélő nélkül
a geotermikus energia előnyei:
nem kell üzemanyag  gyakorlatilag nincs emisszió, független az üzemanyag árától, független az
energiaforrástól, nem úgy mint pl. a szél- vagy napenergia  majdnem állandó kapacitással
üzemelhet
gyakorlatilag fenntartható energiaforrás (mert a hőkivonás sokkal kisebb, mint a Föld teljes
rendelkezésre álló hőmennyisége)
geotermikus: 1-8 hold/MW; nukleári erőmű 5-10 hold/MW; szénerőmű 18-20 hold/MW
kis geotermikus erőmű  kis energiaigény; nagy erőmű  akár egész városok ellátása is
hátrányai:
a geoterm. víz sokszor korrozív (gáz- és só), nem túl magas hőmérsékletű  alacsony hatásfok,
a hőenergia jelentős része elvész, hacsak nem lehet egyedileg hasznosítani (pl. greenhouse,
fűrészmalom, távfűtés); talajhőmérséklet-változás, fűtés hatásfokának csökkenése, kis mértékben
van CO2 stb… kibocsátás
terület
vulkánok
száma
teljesítmény
MWe
USA
133
23 000
Japán
100
20 000
Indonézia
126
16 000
Fülöp-szigetek
53
6 000
Mexikó
35
6 000
Izland
33
5 800
Új-zéland
19
3 650
Olaszország
(Toszkána)
3
700
lásd még később a fűtési rendszereket is….
Felhő-és csapadékképződés, a víz körforgása és annak következményei, a
levegő páratartalma és annak vizsgálata különféle módokon
kút = közlekedőedény :
India
Németország
nyomókút
szívókút
Arkhimédeszi csavar
Ez a szivattyú igen régi múltra tekinthet vissza, első leírását
Arkhimédész adta, de előtte is használták. Az első ilyen
szerkezetet Mitridátész király kertjében helyezték üzembe, kr.e.
131-ben. A szerkezet egy csőből áll, melynek egyik vége a
kiemelendő vízbe merül, a csőben pedig a két végén
csapágyazott tengelyre erősített csavarfelület alakú lemez
helyezkedik el. A tengelyt megfelelő irányba forgatva a csavar
vizet szállít. Később vályúval is építették, amibe úgy helyezték
bele a csavart, hogy a beton még képlékeny volt. Majd
megforgatva a csavart saját maga vájta ki a megfelelő simaságú
árkot. Kötés után a csavar éleit megtisztították a betontól, és
visszahelyezve a vályúba tökéletesen tömített. Az 50-es
években igen elterjedt volt a szennyvízkezelésben, mert szilárd
részecskékre (akár még nagyobb gallyakra is) teljesen
érzéketlen volt.
Merítőművek
A merítőművek (merítőkerék,
láncoskerék) az emberi erővel való
vizmerés többé-kevésbé gépesített
megoldásai.
Térfogatkiszorítási elven működő szivattyúk
Ha egy tartály térfogatát változtatjuk úgy, hogy
egy nyíláson keresztül csővezetékhez
kapcsolódik, akkor a tartály térfogatának
növelésével a csőből folyadékot vagy gázt lehet
áramoltatni a tartályba, a térfogat
csökkentésével a közeg a tartályból a
csővezetékbe áramlik. Ezt az elvet felhasználva
igen változatos szerkezeti megoldások
születtek.
háromorsós
csavarszivattyú
fogaskerék szivattyú
dugattyús szivattyú
Örvényszivattyúk
Az örvényszivattyúk lényeges szerkezeti eleme a járókerék, mely több, radiálisan elhelyezett
lapátot tartalmaz. A szívócsonkon beszívott folyadék a járókerékbe belép, végighalad a lapátok
között, a forgórész lapátjai pedig a motor által szolgáltatott nyomatékot átadják a
folyadékáramnak, ezzel megnő a folyadék össznyomása, majd a csigaházon érintőlegesen
kialakított nyomócsonkon keresztül a folyadék távozik a szivattyúból.
centrifugálszivattyú
többlépcsős centrifugál szivattyú
nagyobb nyomás előállítására (pl.
kazánok tápszivattyúja)
Az örvényszivattyúra jellemző a jelleggörbéje,
amit méréssel szoktak megállapítani: a szivattyút
zárt tolózárral elindítják, majd a tolózárat
fokozatosan kinyitják és az egyes pontokban
megmérik a nyomást és a hozzá tartozó
folyadékszállítást (a másodpercenként szállított
folyadékmennyiséget). A szivattyú minden
fordulatszámához más-más jelleggörbe tartozik
(2). Az, hogy a beépített szivattyú mennyi
folyadékot szállít, az a szivattyú és az adott
csővezeték jelleggörbéjétől (1) függ, a két görbe
metszéspontjánál alakul ki a munkapont.
Régi tapasztalat, hogy a szivattyúk 10 m-nél
mélyebbről nem tudják felszívni a vizet. Ennek az
az oka, hogy a légkör nyomása ilyen magas
vízoszloppal tud egyensúlyt tartani. Ha ennél
mélyebbről akarjuk kiszívni a vizet, a nyomás a
csőben zérusra csökken és a folyadékoszlop
elszakad. A valóságban ennél kisebb a
biztonságos szívás mélysége, mivel a szivattyú
járókerekénél a felgyorsult folyadék nyomása
lecsökken és kavitáció lép fel.
centrifugálszivattyú jelleggörbéje
jet-szivattyú (gázos vizekhez)
kútfúrás
Vízemelő kos
A vízemelő kossal egy tóból vagy medencéből lehet nagyobb magasságra szivattyúzni vizet
anélkül, hogy bármilyen külső energiaforrásra volna szükség. A szivattyú rúgóval terhelt A
szelepét kinyitva a víz a medencéből egyre gyorsuló sebességgel áramlik a szabadba mindaddig,
amíg a rúgó a szelepet be nem csukja. Ekkor a folyadék hirtelen megállításából eredő
nyomásnövekedés kinyitja a szivattyú tetején elhelyezett B szelepet és a nyomás a vizet a felső
tartályba nyomja. Addig tart a folyadékszállítás, amíg a vízszintes csőben lévő folyadék mozgási
energiáját fel nem emészti. Ekkor a B szelep bezárul, és hirtelen nyomásesés történik. Ez a
folyadékban lengést indít, melynek során az A szelep ismét kinyit és a folyamat megismétlődik.
Mammut-szivattyú
A Mammut-szivattyú, vagy légnyomásos vízemelő a vizet nagynyomású levegő vagy más gáz
segítségével szivattyúzza. A szerkezet egy nagy átmérőjű függőleges csőből áll, mely belemerül a
kiszivattyúzandó vízbe. Ebbe a csőbe felülről nyúlik be a nyomóvezeték csöve, melybe alulról
bevezetik a kompresszor által szállított levegőt. A levegő kisebb fajsúlya révén buborékok
formájában felemelkedik és mozgás közben magával ragadja a vizet is. Hatásfoka alacsony, 2545%, azonban nem érzékeny a víz szennyezettségére és arra, ha a szívott térből leszívja az
összes folyadékot.
Torlónyomás-szivattyú
Ha egy derékszögben meghajlított csövet a
vízbe merítve gyorsan mozgatunk szabad
nyílása irányába, akkor a torlónyomás a
folyadékot áthajtja a csövön, így a szerkezet
szivattyúként működik. Ezt az elvet
hasznosították az Egyesült Államok egyes
gőzmozdonyain, melyek úgy tudtak megállás
nélkül pótvizet felszippantani, hogy a két sín
között elhelyezett vízmedencébe nyújtottak le
szájával a menetirányba állított csövet.
Hasonló megoldást használnak tűzoltó
repülőkön, ahol a repülőgép tűzoltásra
szolgáló víztartályait töltik igen gyorsan ezzel a
módszerrel.
németországi vízmű, elektromos meghajtású szivattyú
Contamination
Shallow pumping wells can often supply drinking water at a very low cost, but because impurities
from the surface easily reach shallow sources, a greater risk of contamination occurs for these
wells when they are compared to deeper wells. In shallow and deep wells, the water requires
pumping to the surface; in artesian wells, conversely, water usually rises to a greater level than
the land surface when extracted from a deep source.
Well water for personal use is often filtered with reverse osmosis water processors; this process
can remove very small particles. A simple, effective way of killing micro organisms is to boil the
water (although, unless in contact with surface water or near areas where treated wastewater is
being recharged, groundwater tends to be free of micro organisms). Alternately the addition of 1/8
teaspoon (0.625 mL) of bleach to a gallon (3.8 L) of water will disinfect it after a half hour.
Contamination of groundwater from surface and subsurface sources can usually be dramatically
reduced by correctly centering the casing during construction and filling the casing annulus with
an appropriate sealing material. The sealing material (grout) should be placed from immediately
above the production zone back to surface, because, in the absence of a correctly constructed
casing seal, contaminated fluid can travel into the well through the casing annulus. Centering
devices are important (usually 1 per length of casing or at maximum intervals of 30 feet/9 m) to
ensure that the grouted annular space is of even thickness.
Anthropogenic contamination
Contamination related to human activity is a common problem with groundwater. For example,
benzene, toluene, ethylbenzene, and total xylenes (BTEX), which come from gasoline refining,
and methyl-tert-butyl-ether (MTBE), which is a fuel additive, are common contaminants in
urbanized areas, often as the result of leaking underground storage tanks. Many industrial
solvents also are common groundwater contaminants, which may enter groundwater through
leaks, accidental spills or intentional dumping. Military facilities also produce considerable
amounts of groundwater contamination, often in the form of solvents like trichloroethylene (TCE).
Cleanup of contaminated groundwater tends to be very costly. Effective remediation of
groundwater is generally very difficult.
Natural contaminants
Some very common constituents of well water are natural contaminants created by subsurface
mineral concentrations. Common examples include iron, magnesium and calcium. Large
quantities of magnesium and calcium ions cause what is known as "hard water". Certain
contaminants such as arsenic and radon are considered carcinogenic. and therefore chronic
contaminants. Other natural constituents of concern are nitrates and Coliform bacteria, both of
which are considered acute contaminants and may seriously sicken persons considered to be "at
risk", mainly the elderly, infirm and infants. Also of consequence can be radionuclides such as
radium, uranium and other elements. Upon the constructon of a new test well, it is considered
best practice to invest in a complete battery of chemical tests on the well water in question. Pointof-use treatment is available for individual properties and treatment plants are often constructed
for municipal water supplies that suffer from contamination. Most of these treatment methods
involve the filtration of the contaminants of concern, and additional protection may be garnered
by installing well-casing screens only at depths where contamination is not present.
fűtés :
(kazán kell)
lemez
öntöttvas
gőz fűtésű
vízteres kandalló
pl. :
hűtőgép (légkondicionáló is)
egy tartályt a környezeténél (T1) alacsonyabb T2 hőm.-en tart :
munkavégzéssel vonja el a hőt a tartályból
pl. :
hőszivattyú
épület (T1) fűtése a szomszédos tóból, talajból,… (T2) elvont
hővel, munkavégzés
mindkettő megfordított Carnot-körfolyamat
körfolyamatok :
Carnot, 1824 (gőzgépek tökéletesítése)
hatásfok :
T2
  1
T1
példák, alkalmazások : A SZOBÁK, LAKÁSOK
KLÍMÁJA
1.Hogyan védekezhetünk a lakásban a hőség, ill. a
hideg ellen?
A./ Fényvédőt helyezünk az ablakra
B./ Hűtjük, ill. melegítjük a szoba levegőjét
C./ Hőszigetelő réteget alkalmazunk  építkezés
A.
1. Melyik a jobb: reluxa, redőny, spaletta, zsalugáter,
függöny?
2. Miért jobb a redőny a reluxánál?
3. MIlyen színű legyen a fényvédő?
hőelnyelés, hősugárzás törvényszerűségei 
öltözködés, napelemek, kályhák, radiátorok
4. Érdemes-e kitárni az ablakot, ha van fényvédőnk és
kint hetedmagával süt a Nap?
Nem, mert ha nincs erőteljes légmozgás, csak azt
érjük el vele, hogy bent is ugyanolyan meleg lesz,
mint kint.
5. Hogyan juthatunk friss levegőhöz úgy, hogy mégis
hűvösben maradjunk?
Kísérlet: állandó huzat kis réssel.
6. Hogyan szellőztessünk télen, hogy ne hűljön ki a
szoba, de mégis friss levegő legyen a szobában?
Rövid ideig teljesen kitárt ablakokkal. Ekkor a szoba
levegője kicserélődik, de kis fajhője miatt gyorsan
felmelegszik újra. A tartósan résnyire nyitva tartott
ablak miatt egyenetlen és kellemetlen a szobában a
hőmérsékleti eloszlás és így tartósan az utcát is
fűtjük.
B.
Hogyan hűthetjük, melegíthetjük a szoba levegőjét?
1. Vízzel (nagy fajhő)  tengerpart, tópart
hőmérsékleti viszonyai
szobaszökőkút, engedjük tele a fürdőkádat hideg
vízzel
2. hideg levegő befúvásával  légkondicionáló
(= hűtőgép)
3. Hűti-e a szoba levegőjét a ventillátor? Miért hűsít?
 hajszárítás, ruhaszárítás, leves hűtése,
 Miért fázunk, ha kiszállunk a vízből a strandon?
4. Hogyan és mivel fűtjük a lakásokat?
vaskályha (fa, szén), cserépkályha (fa, szén),
villanykályha (hősugárzó, ill. hőtárolós kályha),
radiátor (víz, gőz, olaj), konvektor (gáz), padlófűtés
(víz, villany)
5. Hol legyen a fűtőtest?
Lehetőleg az ablak alatt (hőfüggöny)
Kísérlet: Papírkígyót helyezünk a radiátorra →
hőáramlás
 Miért tudnak körözni a gólyák szárnycsapás nélkül
a magasban napsütéses nyári délutánokon?
Hogyan mozog a vitorlázó repülőgép?
„termik”
6. Hogyan kell tüzelni a cserépkályhában?
Kísérlet: Az égés is kölcsönhatás (égő gyertyát
főzőpohárral borítunk le előbb légmentesen, majd
légrést hagyva. Ellenőrzés égő gyufával.  az alsó
légtérben felgyülemlő széndioxid miatt életveszély (a
borospincékben is CO2)
7. Miért kell a kályha alsó ajtaját nyitva tartani? A
magas, vagy az alacsony kémény a jobb?
Kísérlet: Égő gyertyát hosszabb-rövidebb
üvegcsövekbe teszünk, előbb alul rés nélkül, majd
réssel.  huzat, kémény
 Miért magas a gyárak kéménye?
8. Miért kell bezárni a kályha ajtaját a fűtés
befejeztével? Miért nem szabad nyitogatni utána?
9. Áramlási viszonyok a fűtött lakásban
- Miért fázik a lábunk a cserépkályhával fűtött
szobában?
- Hol van a legmelegebb a padlófűtésű lakásban?
- Miért jó, ha az ágynak lába van és nem közvetlenül
a padlón van a matrac?
A lábas ágy alatt lehetőség van légáramlásra, de ha a
matrac a padlón van, bennünket ér az áramló levegő.
C.
Házak, lakások szigetelése  építkezés
1. Hová tegyük a szigetelő réteget:
a fal külső vagy belső felületére?
A kívülről szigetelt ház nagy hőkapacitású fala a
belső levegővel és a berendezési tárgyakkal azonos
hőmérsékleten van.
2. Az üres vagy a zsúfolt szoba fűthető be hamarabb?
Melyik hűl ki hamarabb? (hőkapacitás)
3. Melyik a jobb falazó anyag a lakás hőviszonyainak (hőszigetelés, hőtárolás, fajhő) szempontjából?
fa, vert fal, vályog, tömör tégla, lyukas tégla,
betontufa, szilikát, betonpanel?  építkezés
hőszigetelő ablak (de vigyázni, ha gáztüzelés van,
+ levegőbeeresztés kell)
4. Milyen a jó tető?
lapos, sátortető  építkezés  vízhatlan, víztaszító
anyagok, lejtők, a levegő mint szigetelő
5. Melyik a jobb tetőfedő anyag a lakás hőviszonyainak szempontjából?
szalma, nád (tűzveszélyes!), cserép, pala, hullámpala
 építkezés
hőtágulás: