Урок по теме "Паровые турбины"

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №5» с.Соломенское Степновского муниципального округа Ставропольского края.

Методическая разработка урока в 8 классе

Тема «Паровые турбины. КПД тепловых двигателей»

Учитель Желтогорячева С.В.

Цели урока:

Предметные:Сформировать понятие паровой турбины, показать практическую значимость паровых турбин, установить связь с понятием изученного материала с жизнью

Развивающая: формировать регулятивные УУД (проявляют волевую саморегуляцию, умение формулировать цель деятельности на уроке; выявлять учебную проблему; планировать практическую деятельность на уроке; умение работать по плану составленному совместно с учителем, использовать необходимые средства (рисунки, инструкционные карты, инструменты), осуществлять контроль точности выполнения действий; определять успешность выполнения своего задания);

познавательные УУД (Наблюдают и сравнивают особенности строения предметов;находят ответы на предлагаемые вопросы, используя учебник, свой жизненный опыт и информацию, полученную на уроке)

коммуникативные УУД (умеют вести диалог по теме урока, коллективно анализировать изделия; вступать в беседу и обсуждение на уроке и в жизни; слушать учителя и одноклассников, высказывать свою точку зрения)

Воспитательная: воспитывать умение использовать свой интеллект, любознательность,

Находчивость и  изобретательность.

Предметные: обучающиеся имеют представления о паровых двигателях и где они используются.

1.Оргмомент

Ребята  давайте вспомним, что мы изучали на предыдущем уроке

- тепловые двигатели

А все ли мы виды тепловых двигателей рассмотрели?

Чтобы ответить на этот вопрос, давайте заполним следующую таблицу в группах.

Таблица виды тепловых двигателей.

Итак : существуют следующие виды тепловых двигателей: паровые машины, двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины и реактивные двигатели.

Паровые машины – это двигатели, которые превращают энергию пара в механическую энергию.

Кто создавал паровые машины Ефим Алексеевич Черепанов(1774 – 1842): отец

Мирон Ефимович Черепанов ( 1803- 1849)  крепостные горнозаводчиков Демидовых.Демидовы направляли для ознакмления с достижениями техники в Петербург и за рубеж – в Швецию, Англию. Русские самоучки успешно переняли там передовой технический опыт, изучали технические новинки. Лишь на 60 –м и в 33 года сын получили вольную за изобретательскую деятельность. Полученный опыт позволили Черепановым изготовить более 20 оригинальных паровых ламп разной мощностью но самым замечательным делом было строительство первой отечественной железной дороги и самых первых в мире паровозов.

Скорость «сухопутного паровоза, постренного в 1834 г, была 15 км/ч.Но именно с этого паровоза и с этой дороги начинается история железнодорожного транспорта в нашей стране.

Уайт Джемс (английский изобретатель) . родился в г.Гриноке в Шотландии, с 1757 г. работал механиком университета в Глазго, исследовал свойства водяного пара, в 1763 г. Уатт работал над усовершенствованием действующей модели насосного парового двигателя. В 1784 г, давая описание паровой машины, изображает ее не как изобретение лишь для особых целей , но как универсальный двигатель крупной промышленности» Только заво Уатта и Болтона к 1800г. построил свыше 250 паровых машин, а к 1826 г в Аглии насчиывалось до 1500 машин с общей мощностью 80 000л. За редким исключение это были машины уатского типа. После 1784 г. Уатт занимался улучшение производства паровых машин на своем заводе, после 1800г. вовсе устранился от дел.

Давайте расскажем о ДВС.

Задание на карточках. Подписать  основные элементы

Какие еще необходимо изучить двигатели: паровые турбины.

Итак:  тема нашего урока «Паровые турбины, КПД теплового двигателя»

Давайте рассмотрим  модели: ДВС и паровую турбину. Чем они отличаются?

В ДВС – имеется: поршень клапан, шатун, коленвал, свеча, маховик.

В паровой турбине: сопло, лопасти, вал и как же она работает. Пар подается из камеры струёй, которая попадает на лопасти и начинает их вращать.

Паровые турбины бывают самые различные: малой мощности и большой  с разным количеством лопастей:

1790

Паровая машина Брамы и Дикенсона (The Bramah & Dickenson Rotary Engine)

Внутри рабочей камеры расположен вращающийся ротор с одной лопастью, впускное, выпускное отверстия и клапан выполненный в виде перемычки связанной с внешним цилиндром или другим отодвигающим механизмом, которая может быть отодвинута в нужное время для прохождения лопасти. Клапан должен двигаться очень быстро и с определенным запасом чтобы избежать аварии. Кроме того он должен иметь определенный запас прочности чтобы выдержать перепад давления и не допустить утечку между впускным и выпускным отверстием. Данная конструкция предлагалась к использованию в качесте паровой машины либо водяного насоса. Брама был универсальным инженером, который запатентовал ряд изобретений от винта пропеллера до туалета.

1797

Паровой двигатель Картрайта (THE CARTWRIGHT ENGINE: 1797 PATENT)

В 1797 году господин Эдмунд Картрайт запатентовал свой роторный паровой двигатель стремя лопастями на роторе и двумя откидными клапанами. Рабочее тело попадает в паровой двигатель через отверстие E и давлением на лопасти приводит ротор во вращение. Лопасти сами овобождали себе путь поочередно открывая клапана. Рабочее тело совершив работу покидает паровую машину через отверстие F, назначение отверстия С точно не известно, возможно оно служило для слива конденсата.

Катрайт также занимался разраработкой обычных поршневых двигателей, которые работали от спиртового пара.

1882 год

 

Паровой двигатель Долгорукова (The Dolgorouki Rotary Steam Engine)

 

Эта машина была выставлена на Международной Выставке d'Electricit в русской и немецкой секциях. В кой секции она была на стенде компании Siemens & Halske, где работала в качестве динамо машины которая была предназничена для железной дороги (Пригородные линии Берлина).

Массивный маховик свидетельствует о том что данный двигатель не мог похвастаться постоянным моментом.

На вход данного парового двигателя подавался пар под давлением то 58 до 72 фунтов на квадратный дюйм (от 4 до 5 атм) и развивал мощность от 5 до 6 лошадиных сил (от 3,7 до 4,5 кВт) при 900..1000 оборотов/минуту на. Это гораздо быстрее чем поршневой паровой двигатель, что гораздо лучше подходит для непосредственного привода динамо машины. Генератор мог выдавать электрический ток до 20 Ампер (напряжение неизвестно, но можно предположить по мощности, что гдето в районе 220 Вольт).

Машина состоит из двух пар С-образных роторов, которые синхронизируются шестернями вне рабочей камеры в середине корпуса паровой машины. Было отмечено что у парового двигателя нет мертвой точки. Паровая машина была оснащена центробежным регулятором на входной трубе (верхний левый угол на фото).

Рычаг спереди предназначался для управления скоростью.

Вывод:

Лопастей может быть много, они могут вращаться с различной скоростью, вращение может доходить до 30000 об в минуту. И они могут расходовать больше энергии на совершение полезной работы.

 Величина, которая характеризует работу машины, её полезность называется КПД.  Так

КПД паровых машин было 1%

КПД это отношение полезной работы ко всей затраченной   формула Ƞ=Q-Q

Все тепловые двигатели состоят из : холодильника, нагревателя и рабочего тела. Нагревателя, холодильника, рабочего тела. Нагревателем   является искра или пар, рабочим телом именно процесс  сгорания, холодильником – окружающая среда.

Так вот КПД паровой турбины достигает 60%

Дизель 40%.

Холодильные машины и установки предназначены для искусственного снижения и поддержания пониженной температуры ниже температуры окружающей среды.

и

К. Линде

1842–1934

А можем ли мы сами сделать паровую турбину. И для какой цели.?

Ответы детей ..Клип турбина своими руками..

Как влияют на экологию выбросы в окружающую среду: происходить  загрязнение углекислым газом, поэтому необходимо сделать их экологически выгодным.

Один автомобиль  в течение часа потребляет 50 кг кислорода. В мире 550 млн. автомобилей, свыше 25,5 млн. тон кислорода, т.е. больше чем человечество потребляет в течение суток. Автомобиль потребляет в 45 раз больше кислорода, чем водитель

Задача 1. Определите полезную работу теплового двигателя, КПД которого равен 45%, если он получает от нагревателя 800 кДж теплоты.

Итоги:  Что изучили на уроке ?

Что такое паровая турбина?

Какое значение  для нас имеет этот материал.?

 

Д.з. Подготовить сообщения о паровых двигателях