история развития энергетики. Энергия воды
 Скачать 1.98 Mb.
|
|
ЭНЕРГИЯ ВОДЫ Гидроэнергетика — направление энергетики, связанная с преобразованием кинетической энергии водного потока в механическую и электрическую энергию. Использование энергии воды также берёт своё начало из древних времён. Когда люди научились с помощью воды производить помол зерна или дутьё воздуха при выплавке металла. Упоминание об использовании энергии воды на водяных мельницах относится к концу II в. до н. э.  Это была простая форма использования энергии воды, но именно она послужила предпосылкой для современных технологических достижений. Водяное колесо, к примеру, к XIII веку использовали уже в производстве пороха и стали. К XVII веку этот вид энергетики использовали уже на многочисленных предприятиях (лесопильной, текстильной промышленности и т. д). Французским инженером Бенуа Фурнероном в 1834 году была изобретена водяная турбина. А через три года была сконструирована русским мастером-самоучкой Игнатием Сафоновым, которая развивала вдвое большую мощность, чем водяное колесо.  водяная турбина Бенуа Фурнерона  водяная турбина Игнатия Сафонова В 1878 году Уильям Армстронг объединил работы своих предшественников и построил первую в мире малую гидроэлектростанцию. 1913 г. Австрийский профессор Виктор Каплан изобретает турбину пропеллерного типа с регулируемыми лопастями. Также серьёзным прорывом стало преобразование приливной энергии Мирового океана— во Франции открылась первая в мире приливная электростанция Ля-Ранс в 1966 году. приливная электростанция Ля-Ранс  Приход воды — прилив  Уход воды — отлив Гидроэлектростанции вырабатывают 16% от всей потребляемой электроэнергии. Самая большая в мире- Три ущелья, расположилась на реке Янцзы в Китае. В год она вырабатывает 98,8 млрд кВт⋅ч электроэнергии− рекордный показатель на планете.  ЭНЕРГИЯ ВЕТРА Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую или в любую другую форму энергии, удобную для использования. Ветер стали использовать в древности: парусные суда Древнего Египта, Греции и других цивилизаций, которые появились около 5 тыс. лет назад.  Первые мельницы (Китайские) изготавливались из шести-двенадцати парусов, покрытых тростниковым матом или тканевым материалом. Такие мельницы использовали для измельчения зерна или сбора воды.  Ветряные мельницы использовались для размола зерна в Персии уже в 200-м году до н. э. Мельницы такого типа были распространены в исламском мире и в XIII веке принесены в Европу крестоносцами.  Мельницы на козлах, немецкие мельницы, являлись до середины XVI века единственно известными. Сильные бури могли опрокинуть такую мельницу. В середине XVI столетия здание мельницы было прочно укреплено на земле, а крышу оставили подвижной для поворота крыльев по ветру.  Только 1887 год отмечается созданием первой в мире ветряной турбины, которую можно было использовать для производства электроэнергии. Шотландский учёный Джеймс Блит использовал её для освещения собственного дома. Таким образом, он стал первым человеком, который автономно обеспечил себя электричеством за счёт энергии.  В Дании в 1890 году была построена первая ветроэлектростанция, а к 1908 году насчитывалось уже 72 станции мощностью от 5 до 25 кВт. Предшественница современных ветроэлектростанций имела мощность 100 кВт и была построена в 1931 году в Ялте. Она имела башню высотой 30 метров.  В середине 1970-х, после нефтяного кризиса 1973 г, в Дании начались испытания предшественников современных ветрогенераторов. Ветроэлектростанции вырабатывают 5% всей потребляемой электроэнергии.  ЭНЕРГИЯ ПАРА в I веке до н. э. человек укротил энергию водяного пара, приведя в движение рукотворную систему. Герон Александрийский описал причудливый механизм эолипил, закреплённый на оси шар с исходящими из него под углом трубками. Водяной пар выходил из трубок, заставляя шар вращаться.  Слайд В XVI веке изобретение Герона частично повторил Такиюддин аш-Шами, только вместо шара в движение приводилось колесо, на которое пар дул прямо из котла. В 1629 году схожую идею предложил итальянский архитектор Джованни Бранка: струя пара вращала лопастное колесо, которое можно приспособить для механизации лесопилки.  Слайд Его первое промышленное использование, отмеченное историками в конце XVII века- Паровые машины, работавшие за счёт эффекта сжатия газа, приводившее в движение насос для выкачивания воды на угольных шахтах, «друзья рудокопов».  Слайд Во второй половине XVIII века Джеймс Уатт превратил поступательное движение в поршневой паровой машине во вращательное. Технология паровых машин Уатта стала предвестником индустриальной революции в Европе. Инженеры усовершенствовали изобретение.  Слайд Ближе к концу XIX столетия Чарлз Алджернон Парсонс и Карл Густав де Лаваль создали первую турбину, в которой использовалась не тепловая энергия пара, а энергия движения парового потока. Важнейшая особенностью водяного пара- это высокая скорость истечения его из одного объёма в другой даже при небольшом перепаде давления.  Лаваль создал активную паровую турбину с одним лопаточным диском, на который из труб с соплами подавался пар. Впоследствии изобретатель соединял турбины с динамо-машинами для выработки электричества, а также запатентовал множество новшеств в конструкции турбин, одна из которых- конденсатор пара. Слайд В то же время Чарлз Парсонс смог переосмыслить и удачно дополнить идеи Лаваля: запатентовал многоступенчатую турбину с несколькими дисками, а чуть позже добавил статоры для выравнивания потока. Также турбина имела три последовательных цилиндра для пара высокого, среднего и низкого давления с разной геометрией лопаток.  Слайд В 1899 году появилась первая электростанция с турбинами Парсонса. В 1894 году был спущен на воду первый пароход «Turbinia» с приводом от паровой турбины.  Слайд Первое действующее самоходное паровое транспортное средство было изобретено отставным капитаном войск Франции Н. Куньо в 1769 году, что обеспечило ему звание изобретателя автомобиля.  ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА Впервые электрические явления были замечены в древнем Китае, Индии, а позднее в древней Греции. Древнегреческий философ Фалес Милетский в VI веке до нашей эры отмечал способность янтаря, натертого мехом или шерстью, притягивать обрывки бумаги, пушинки и другие легкие тела. В наше время мы знаем, что при трении шерсти о янтарь на его поверхности появляется избыток электронов, и возникает отрицательный электрический заряд. Электрическое поле, созданное зарядом, притягивает бумагу. Слайд В 1671 г немецкий бургомистр О.Герике установил взаимное отталкивание двух наэлекризованных тел, передачу электричества от одного тела к другому, электризацию посредством влияния при приближении к незаряженному телу наэлектризованного тела. 7 Слайд Прошло 60 лет, и ученые установили, что электрические заряды бывают двух родов. Позже, в 1785 г. Ш.Кулоном был сформирован закон взаимодействия зарядов. Слайд Итальянский анатом Л. Гальвани в 1791 году опубликовал труд «Трактат о силах электричества при мышечном движении». //Опыты Гальвани натолкнули на изобретение нового источника электричества профессора Тессинского университета А. Вольта. Он доказал, что электрические явления, которые наблюдал Гальвани, объясняются тем, что определенная пара разнородных металлов, разделенная слоем специальной электропроводящей жидкости, служит источником электрического тока, протекающего по замкнутым проводникам внешней цепи. На основании этой теории в 1794 году был создан первый в мире источник электрического тока, Вольтов столб. Слайд В 1802 году итальянский ученый Романьози обнаружил отклонение магнитной стрелки компаса под влиянием электрического тока, протекавшего по расположенному вблизи проводник. //Однако, правильно объяснил причину французский ученый Андре Мари Ампер. Одной из важнейших заслуг Ампера было то, что он объединил два разобщенных ранее явления – электричество и магнетизм – одной теорией электромагнетизма. Слайд М. Фарадей предположил, что не только магнитное поле может воздействовать на магнит, но и наоборот. Серия опытов подтвердила эту догадку – Фарадей добился, что подвижное магнитное поле создало в проводнике электрический ток. Слайд У истоков освещения стоял В. В. Петров. Исследуя световые явления, вызываемые электрическим током, он в 1802 году сделал знаменитое открытие – электрическую дугу, сопровождающуюся появлением яркого свечения и высокой температуры. Слайд А. Н. Лодыгин в 1872 году предложил использовать нить накаливания, которая при протекании электрического тока ярко светилась. Слайд В 1879 году американский изобретатель Т. Эдисон патентует лампу с угольным волокном и создаёт лампу с временем жизни 40 часов. Н. Тесла в 1887 основал электротехническую лабораторию, где разработал и построил первые генераторы и двигатели переменного тока. Слайд М. О Доливо-Добровольский разработал трёхфазную систему переменного тока. Также сумел доказать, что для эффективной работы асинхронного двигателя понадобится вращающееся магнитное поле, которое можно создать, используя трехфазную модель. Слайд В 1891 году была успешно осуществлена передача электричества на расстояние 175 км. Это событие стало первым случаем передачи электроэнергии с использованием переменного тока. Слайд До 1940-х кардинальных изменений в энергетике не было, пока не нашли применение энергии атома, что породило атомную энергетику. Первая цепная реакция ядерного распада была осуществлена 2 декабря 1942 года в Чикагском университете с использованием урана в качестве топлива и графита в качестве замедлителя. Первая электроэнергия из энергии ядерного распада была получена 20 декабря 1951 года в Национальной лаборатории Айдахо с помощью реактора на быстрых нейтронах EBR-I (Experimental Breeder Reactor-I). Произведённая мощность составляла около 100 кВт. Слайд 9 мая 1954 года на ядерном реакторе в Обнинске СССР была достигнута устойчивая цепная ядерная реакция. Реактор мощностью 5 МВт работал на обогащённом уране с графитом в качестве замедлителя, для охлаждения использовалась вода. Слайд Ядерная энергетика, как новое направление в энергетике, получила признание в августе 1955 года на 1-й Международной научно-технической конференции по мирному использованию атомной энергии, положившей начало международному сотрудничеству в области мирного использования ядерной энергии и ослабившей завесу секретности над ядерными исследованиями, существовавшей со времён Второй мировой войны. Слайд Масштабные происшествия, которые, помимо непосредственных последствий, серьёзно отразились на всей ядерной энергетике в целом. Они вынудила специалистов всего мира пересмотреть проблему безопасности АЭС и задуматься о необходимости международного сотрудничества в целях повышения безопасности АЭС. Слайд //Вывод по всей теме: в настоящее время нашу жизнь невозможно представить без энергетики, она играет большую роль в нашей жизни. Тепло и свет в доме, упрощение нашей жизни за счет электроприборов, организация производств все это стало возможно благодаря энергетике, можно сказать все наше общество выстроено на ней. Человечество научилось вырабатывать энергию еще с незапамятных времен. Первые изобретения использовались в основном на производстве. Потом их начали внедрять в различные виды транспорта. Ну а в современном мире с помощью воды, ветра, пара, атомов и т. д. в первую очередь вырабатывается электроэнергия, которая используется во всех сферах жизнедеятельности человека. В общем, жизнь человека, особенно современного, невозможно представить без энергетики |