Большая Советская Энциклопедия (ТО)

Табл. 2. — Добыча топлива в главных капиталистических странах

(в пересчёте на условное топливо — 7 тыс. ккал* , млн. т )

Страны	1950	1960	1970	1974
США Великобритания Франция ФРГ Италия Япония Канада	1194 220 53,6 148 4,1 42,2 27,5	1442 197 66,0 175 15,6 52,2 66,3	2138 160 53,8 165 22,2 40,9 190	2047 154 40,2 161 24,1 23,6 256

В 1-й половине 70-х гг. Т. п. развитых капиталистических стран в условиях обострившегося мирового экономического кризиса испытывала большие трудности, вызванные нехваткой энергосырья, ростом цен, прежде всего на жидкое топливо (см. Энергетический кризис ).

См. также статьи Сланцевая промышленность , Топливный баланс , Торфяная промышленность .

Лит.: Материалы XXV съезда КПСС, М., 1976; Кортунов А. К., Газовая промышленность СССР, М., 1967; Энергетические ресурсы СССР. [т. 1]—Топливно-энергетические ресурсы, М., 1968; Нефтедобывающая промышленность СССР. 1917— 1968, М., 1968.

В.И. Рябко.

Топливный баланс

То'пливный бала'нс, баланс добычи, переработки и использования различных видов топлива . Удельный вес топлива в топливно-энергетических ресурсах СССР составляет 87% (1974). За годы Советской власти структура топливного баланса СССР коренным образом изменилась. В годы первых пятилеток в общей добыче топлива ведущее место занимали уголь и дрова; их удельный вес составил 73,5% в 1940. В послевоенные годы получили развитие наиболее прогрессивные виды топлива — нефть и газ. Ускоренными темпами добыча нефти и газа развивалась с середины 50-х гг. Доля нефти и газа в общей добыче топлива непрерывно возрастала — с 19,7% в 1950 до 65,9% в 1975. Доля угля в общей добыче топлива уменьшилась за это время с 66,1% до 30,8%. Изменилась и структура расходной части топливного баланса СССР: значительная часть топлива идёт на производственное потребление промышленностью и транспортом, небольшая часть — на бытовое потребление. Топливо используется в различных отраслях промышленности: в чёрной металлургии, машиностроении, химической промышленности, промышленности строительных материалов и т.д. Особенно широко в промышленности используется газ в качестве технологического топлива и сырья. Так, в 1974 использование газа в химической промышленности по сравнению с 1960 возросло в 10 раз, в чёрной металлургии и машиностроении — более чем в 6 раз.

В социалистических странах наибольший удельный вес в добыче топлива занимает (1974) уголь: в Болгарии — 83%, ГДР — 88%, Польше — 95%, Чехословакии — 95%, Югославии — 45 % . Только в Румынии нефть и газ составляют 80% добываемого топлива. В Венгрии наряду с углем значительный удельный вес в общей добыче топлива занимает газ — 31%.

В США нефть и газ в добыче топлива составляют (1974) 74%, в Канаде — 92%. В Великобритании, Франции, ФРГ, Японии добывается в основном уголь. Однако в потреблении нефть и газ занимают первое место.

Лит.: Мельников Н. В., Топливно-энергетические ресурсы СССР, М., 1971.

В. И. Рябко.

Топливный фильтр

То'пливный фи'льтр,фильтр для очистки жидкого топлива от различных примесей; устанавливается в системах питания двигателей внутреннего сгорания , на топливозаправщиках , автомобилях и т.п. Для грубой очистки применяют сетчатые, ленточно-щелевые и пластинчато-щелевые Т. ф., задерживающие крупные механические частицы размером более 20 мкм . В Т. ф. тонкой очистки сменные фильтрующие элементы, изготовляемые из пористых материалов, например фетра, войлока, бумаги, задерживают частицы от 5 до 20 мкм . Для удаления воды и частиц загрязнений размером 5 мкм и более из авиацинных топлив применяют аэродромные Т. ф. (фильтры-сепараторы).

Топливный элемент

То'пливный элеме'нт, важнейшая составная часть электрохимического генератора , обеспечивающая прямое преобразование химической энергии (реагентов — топлива и окислителя) в электрическую. Основу Т. э. составляют два электрода, разделённые твёрдым или жидким электролитом (см. рис.). Топливо и окислитель подаются в полости, граничащие с электродами; на поверхности раздела электролит — электрод в присутствии катализатора происходят реакции окисления и восстановления (см. Окисление-восстановление ). В результате этих реакций образуются ионы А^— и В⁺ (рекомбинирующие затем до конечного продукта реакции AB ) и выделяется (или поглощается) тепло Q. Освободившиеся при реакции окисления топлива электроны создают на соответствующем электроде (аноде) избыточный отрицательный заряд; на катоде в результате реакции восстановления окислителя создаётся избыточный положительный заряд. При замыкании внешней цепи в ней появляется электрический ток, совершающий полезную работу Е_пол . Суммарная реакция: А + В = AB + Q+ Е_пол . Электролит в Т. э. не только содержит вещества, участвующие в электрохимических реакциях, но и обеспечивает пространственное разделение процессов окисления и восстановления. Для эффективной работы Т. э. необходимы развитая поверхность электродов (до сотен м² на г вещества), рациональная организация процессов адсорбции и ионизации молекул реагирующих веществ и отвода электронов и продуктов реакции, высокая чистота реагентов.

Идея создания Т. э. была высказана в начале 19 в. английским физиком У. Р. Гровом, однако её практическая реализация осуществлена (почти одновременно в СССР, США, Франции и Великобритании) лишь в 60-х гг. 20 в. В середине 70-х гг. известно много Т. э. разных типов, различающихся рабочими температурами (от комнатной до 1200 К), а также видом используемого топлива (водород, водородсодержащие вещества, металлы и т.д.), окислителя (кислород, кислородсодержащие вещества, хлор и т.д.), катализатора (платина, палладий, серебро, никель, уголь и т.д.) и электролита (щёлочи или кислоты, твёрдые окислы металлов, расплавы солей, ионообменные полимеры и т.д.). Практическое применение получили главным образом Т. э., в которых в качестве топлива, окислителя и электролита используют соответственно водород, кислород и щёлочь (или ионообменный полимер). Такие Т. э. работают при невысоких температурах (до 100 °С), что обеспечивает им длительный (до нескольких тыс.ч ) ресурс работы; их рабочее напряжение ~1 в . Однако топливом в Т. э. принципиально может служить любое вещество, реагирующее при рабочей температуре с кислородом или галогенами. Перспективны Т. э. с прямым окислением углеводородов (пропана, бензина), спиртов, аммиака и т.д. Одна из основных проблем, стоящих на пути их создания, — разработка теории катализа и практических методов получения катализаторов, обладающих достаточной активностью и коррозионной стойкостью и не подверженных отравляющему действию продуктов реакции. См. также Грове элемент .

Лит.: Феттер К., Электрохимическая кинетика, пер. с нем., М., 1967; Фильштих В., Топливные элементы, пер. с нем., М., 1968; Лидоренко Н. С., Мучник Г. Ф., Перспективы и научные проблемы применения методов непосредственного получения электроэнергии из химических топлив, «Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт», 1973, № 2.

Н. С. Лидоренко, Г. Ф. Мучник.

Схема топливного элемента: 1 и 2 — полости с реагентами; 3 — электроды; 4 — электролит; А — окислитель; В — топливо; AB — продукты реакции; R — сопротивление нагрузки; I — электрический ток; Q — тепло, выделяющееся (поглощающееся) в результате реакции.

Топливо

То'пливо, горючие вещества, выделяющие при сжигании значительное количество теплоты, которая используется непосредственно в технологических процессах или преобразуется в др. виды энергии. Для сжигания Т. служат различные технические устройства — топки , печи , камеры сгорания . Существует много горючих веществ, однако к Т. относят только те, которые достаточно широко распространены в природе, причём добыча их не связана с большими затратами, а продукты сгорания практически безвредны. Таким требованиям отвечают вещества, основная составная часть которых — углерод. К ним относятся полезные ископаемые органического происхождения — бурый уголь, горючие газы, горючие сланцы, каменный уголь, нефть, торф, а также древесина и растительные отходы (солома, лузга и др.). Исключение составляет Т. для ракетных двигателей (см. Ракетное топливо , Металлсодержащее топливо ).

В ядерной энергетике применяется понятие ядерного Т.— вещества, ядра которого делятся под действием нейтронов, выделяя при этом энергию в основном в виде кинетической энергии осколков деления ядер и нейтронов (см. Ядерное топливо ). Поэтому обычное химическое Т., в отличие от ядерного, называется органическим. Природное органическое Т. — основной источник теплоты, используемой человечеством (70-е гг. 20 в.). На сырье из природного Т. почти полностью базируется нефтехимическая промышленность (см. Основной органический синтез), производство смазочных материалов и т. д. (см. Нефтепродукты ).

Первоначально для получения теплоты (огня) пользовались главным образом растительным Т. (дровами и т. д.). Ископаемые Т. — уголь и нефть известны с древнейших времён, но лишь с середины 19 в. эти виды Т. стали вытеснять менее калорийные растительные Т., что имело большое значение для сохранения лесов (см. Охрана природы ).

Свойства Т. в значит, степени определяются их химическим составом (в % по массе). Содержащиеся в Т. химические элементы обозначаются соответствующими символами — С, Н, О, N, S; зола и вода — соответственно А и W. Влажность и зольность Т. даже в пределах одного его сорта подвержены значительным колебаниям, поэтому для уточнения характеристик часто используют составы Т., отнесённые не только к рабочей массе, то есть подаваемой в топку (обозначается индексом р), но и к сухой массе (с), горючей (г), органической (о). Например, обозначение С ^г– 91 показывает, что горючая масса данного Т. содержит углерода 91% (по массе). Важнейшая характеристика практической ценности Т. — теплота сгорания . Для сравнительных расчётов используется понятие топлива условного с теплотой сгорания 7000 ккал/кг (29308 кдж/кг ). Качество каменных углей характеризуется выходом летучих веществ V_л , переходящих в газо- или парообразное состояние при нагревании угля без доступа воздуха. При этом образуется нелетучий остаток, по свойствам которого судят о спекаемости данного угля, то есть его пригодности для коксования. Окисляемость Т. при обычных температурах определяет способы и сроки хранения Т.; при высокой окисляемости Т. могут самовоспламеняться. Способность Т. к самовоспламенению определяют температурой воспламенения. Жидкие Т., кроме того, характеризуются температурой вспышки (способностью смеси паров Т. с воздухом воспламеняться без загорания самой жидкости). Эта характеристика имеет определяющее значение при сжигании Т. в двигателях внутреннего сгорания. Возможность получения высоких температур при сжигании Т. зависит от жаропроизводительности T_a — максимальной температуры, теоретически достигаемой при полном сгорании Т. в воздухе, причём выделяемая теплота полностью расходуется на нагрев образующихся продуктов сгорания. Механическая прочность твёрдого Т. имеет большое значение при перевозках его на дальние расстояния и многократных перегрузках. При сжигании Т. в виде пыли затрата энергии на пылеприготовление характеризуется размолоспособностью Т. При слоевом сжигании Т. большое значение имеет также его гранулометрический состав, т.е. содержание в Т. частиц различной крупности. В таблице приведены основные характеристики некоторых Т.