Так сложилось, что даже люди с техническим образованием мало что знают об этом устройстве. Сегодня мы и восполним этот пробел, вспомним, как устроен паровой двигатель, его принцип действия. Его преимущества, недостатки и применении в современных условиях. И немного о истории изобретения.
Паровая машина кардинально изменила картину мира, произвела революцию в промышленности, на транспорте, дала импульс для новых открытий. Она служила универсальным двигателем на протяжении XIX века, и даже с появлением механизмов, требующих высоких скоростей, не канула в лету. Вместо тихоходной паровой машины ученые разработали быстроходную турбину с одним из самых высоких к.п.д.
История изобретения парового двигателя
Упоминание о первых паровых машинах датировано первым столетием нашей эры. Устройство, описано Героном Александрийским ‒ пар выходил из сопл, закреплённых на шаре, и приводил в движение двигатель.
Правда, настоящая паровая турбина появилась в Египте в 16 веке. Ее изобрел араб Таги-аль-Диноме.
Подобную машину построил 1629 году итальянский инженер Джованни Бранка. То есть, как только в обществе наступило экономическое благополучие и возникла необходимость в данном механизме, его тот час же изобрели.
В конце 17 века были созданы ещё две модели: в Испании двигатель сконструировал Аянс де Бомонт, а в Англии Эдвард Сомерсет в 1663 году установил паровую установку для закачки воды в Большую башню замка Реглан. Но все проекты быстро сворачивались и забывались. Тогда, как впрочем, и сейчас все новое не воспринималось большинством, и деньги на разработку никто давать не решался.
Паровой котёл создал француз Дени Папен. Он же изобрёл и предохранительный клапан для стравливания избыточного давления. Дело в том, что высокое давление, создаваемое паром, приводило к частым взрывам.
Кстати, в то же время появилось и расхожее выражение: «выпустить пар», которое означало ‒ успокоить нервы, пошумев на окружающих, без сноса собственного котелка и без жертв среди мирного населения.
Но на этом история паровых двигателей не прервалась. Англичанин Томас Ньюкомен в 1712 году сделал шахтный насос для подачи воды на верх. Двигатель Ньюкомена стал пользоваться спросом, с его массового выпуска началась английская промышленная революция.
В России первую паровую машину в 1763 году спроектировал И.И.Ползунов. С ее помощью приводились в действие воздуходувные меха на заводах.
А француз Николас-Йозеф Куньо шесть лет спустя сконструировал первую паровую телегу. Она приводила в движение сельскохозяйственные механизмы.
А в 1788 году Джон Фитч построил пароход, который вмещал 30 человек, и шел со скоростью до 12 километров в час.
В 1804 году на металлургическом заводе в Южном Уэльсе был испытан первый железнодорожный паровой поезд, его построил Ричард Тревитик.
Как устроен паровой двигатель. Принцип действия
Для работы паровой машины потребуется паровой котёл. Поступающий из него пар, расширяется и воздействует на поршень или же на лопатки паротурбины, затем их движение передаётся на другие механические части устройства.
Как устроен паровой двигатель показано на иллюстрации
Движение поршня через шток, ползун, шатун и кривошип передаётся на главный вал, который несет маховик, необходимый для снижения неравномерности вращения.
Эксцентрик, находящийся на главном валу, через эксцентриковую тягу воздействует на золотник, который управляет впуском пара в цилиндре. Пар из цилиндра выбрасывается в атмосферу или направляется в конденсатор.
Чтобы поддерживать постоянное число оборотов вала, при изменении нагрузки, на паровых машинах устанавливают центробежный регулятор, он автоматически изменяет сечение прохода пара, направляемого в паровую машину (при дроссельном регулировании) или момент отсечки наполнения (при количественном регулировании).
Поршень создает в цилиндре парового двигателя одну (две) полости переменного объёма, в них и происходят процессы сжатия и расширения.
Преимущества и недостатки
Основное преимущество паровой машины, как двигателя внешнего сгорания, отделение котла от самой машины. Это дает возможность использовать что угодно в качестве топлива хоть хворост, хоть урановое топливо, что выгодно отличает ее от двигателя внутреннего сгорания ‒ там для каждого типа требуется определённый вид горючего.
Заметнее всего это преимущество в случае с ядерным реактором, который не может производить механическую энергию, а вырабатывает лишь тепло, которое используют для получения пара, вращающего паровые турбины.
В двигателях внешнего сгорания можно использовать и другие источники тепла, например, энергию солнца или энергию разности температур океана на разной глубине.
Паровозы и сегодня используют в горной местности Латинской Америки и Китая, при том, что в равнинных районах они давно заменены на более современные типы локомотивов.
Даже в Швейцарии и в Австрии в ходу усовершенствованные тепловозы, работающие на сухом паре. Их разработали на основе модели SLM производства 1930 года. В конструкцию внесли ряд изменений: использовали роликовые подшипники, современную теплоизоляцию, новые виды топлива, специальные паропроводы и ряд других новшеств.
Благодаря этому потребление топлива уменьшилось на 60 процентов, а вес стал ниже, чем у дизельных и электрических аналогов, что актуально для железных дорог, проходящих в горной местности.
Среди других положительных качеств парового двигателя:
- высокая надёжность;
- возможность эксплуатации при значительных колебаниях нагрузки;
- допустимость продолжительных перегрузок;
- долговечность;
- низкие расходы на эксплуатацию;
- простота в обслуживании.
К недостаткам можно отнести:
Применение в настоящее время
Сегодня паровые машины нашли широкое применение в виде паровых турбин, которые работают как приводы электрогенераторов.
Паровая турбина состоит из вращающихся дисков, которые закреплены на одной оси. Этот узел называется ротором. Также есть статор ‒ его неподвижные диски чередуются с дисками ротора. На дисках ротора размещены лопатки, при попадании на них пара, механизм приходит в движение.
Аналогичные лопатки, только расположенные под противоположным углом, есть и на дисках статора. Они служат для перенаправления струи пара на следующий диск ротора.
Турбина преобразует энергию пара во вращательное движение без каких-либо дополнительных механизмов. То есть преобразование возвратно-поступательного хода во вращательное движение делать не нужно.
Также у турбин меньшие размеры нежели у возвратно-поступательных машин, и они отличаются постоянным усилием на выходном валу. Ещё один плюс ‒ простая конструкция, а значит придётся меньше тратить средств на эксплуатацию.
Сфера использования паровых турбин ‒ производство электроэнергии. Более 85 процентов электрической энергии вырабатывают именно паровые турбины. Также их используют как судовые двигатели, в частности на подводных лодках и атомоходах.
- Теперь вы знаете, как устроен паровой двигатель, что паровая машина, изобретённая ещё в первом столетии нашей эры, вовсе не анахронизм, а современное высокотехнологичное устройство, благодаря которому жизнь многих людей стала комфортнее.
- Перспективы применения паровых машин на автомобилях имеют пока туманные очертания, но творческая мысль изобретателя не имеет границ и я с полной уверенностью могу предположить, что скоро появятся двигатели с элементами парового носителя
Подписывайтесь на наш блог, чтобы узнать много нового и интересного. Поделитесь этой информацией с друзьями в социальных сетях ‒ пусть они повысят свой технический уровень, ну и вам будет приятно иметь умных друзей.
Двигатель на воде давно создан — он запрещён! Чем заменяют подобные изобретения
https://cont.ws/@sage/1460482/2019/09/30/
Автомобиль с водородным двигателем Toyota Mirai.
В далёком 2008 году, японская компания Genepax, представляет на автомобильной выставке в Осаке, автомобиль, работающий на воде. Своё изобретение, предприимчивые японцы, запатентовали в Европейском патентном ведомстве. Можно вдохнуть свободно: наконец-то, прорыв!
Автомобиль компании Genepax, работающий на воде.
Но, не тут-то было. Ходу этому изобретению не дали. Наоборот, изобретение вызывает, в определённых кругах, досаду и негодование. Оно способно негативно повлиять на способ ведения устоявшегося бизнеса владельцев компаний в энергетической отрасли.
Что же осмелились создать японцы — расплата за смелость
Японские изобретатели создали автомобиль, работающий на обычной воде. Вода может быть из крана или любого источника. В пути — это может быть и бутылка с водой, купленная в ближайшем магазинчике.
Водяной бак с устройством, генерирующий водородное топливо.
Для того, чтобы он начал движение, — ему нужно всего один литр воды, и один час езды обеспечен. Скорость автомобиля до 80 километров в час.
Воду нужно залить в бак, соединённый с устройством, которое посредством электрического тока, расщепляет воду на кислород и водород.
Так генерируется топливо – перекись водорода. Также генератор производит необходимую электроэнергию, извлекая из воды водород, высвобождая электроны.
Такое топливо даёт в два раза больше энергии двигателю, чем бензин. Продуктом распада этой реакции является, всего лишь – водяной пар.
Как в народе говорят: не прошло и года. Через год компания странным образом разоряется и, — перестаёт существовать.
Почему все молчат и ничего не делают?
Конечно, эта идея не нова! По всему миру изобретатели создают подобные прототипы, усовершенствуя и внося коррективы в своё идеальное транспортное средство.
Весь казус состоит в том, что такие автомобили единично передвигаются по дорогам, а оплаченное общество «экспертов», продолжает кричать о мошенничестве.
Есть и другой выход в создавшейся неудобной ситуации для монополистов. Он подразумевает: запугивание, подкуп, выкуп лабораторий, которые занимаются альтернативными источниками энергии.
Серийный автомобиль. работающий на заправленном водородном топливе.
И вот, в 2017 году – «прорыв»! Предприимчивые монополисты решились на инновации. Появляется «новый» серийный автомобиль компании Mercedes-Benz, работающий на водородном топливе.
Следом, не отстаёт японская компания Mirai, заявляя о безостановочном ходе своего автомобиля на 480 километров, который также заправлен водородом.
Заправка водородным топливом.
- Да, все они будут заправляться водородом на специальных заправках (ведь, нужно же, что-то продавать, вместо бензина).
- Как говорят, эти автомобили мощнее и их ждёт будущее, несмотря на то, что они более взрывоопасны, чем бензиновые.
- Источник
PS: Так напоминает историю с электромобилями…
Двигатель на воде: мифы и реальность. — Лада 2105, 1.5 л., 1997 года на DRIVE2
Начнем со сложного- с подачи воды в двигатель. На сайте есть много людей, которые уж очень рекламируют данную тему. По сути, большинство их доводов- чистой воды демагогия или просто выдача желаемого за действительность. Мне эта тема не давала покоя, и я решил сам все поверить, собственно, так и написал эту статтю.
В интернете существует много различных мифов, как повысить мощность двигателя, сократив при этом расход топлива. Это и различные «экотопы», и магниты на бензопроводе, и всякие гомогенизаторы, завыхрители и т.д.
В 95% все эти «гениальные» изобретения, которые обещают повысить мощность на 20%, снизить расход на 30% чистой воды шарлатанство, которое в лучшем случае не сделает ситуацию хуже.
Среди всех этих сомнительных улучшений есть системы впрыска воды, причем, как и от СНГ производителя («Водокар»), который приводит вполне серьезные, хоть и антинаучные аргументы (термолиз воды в цилиндре ДВС), так и от серьезных тюнинговых компаний (AEM)
Мало кто понимает сущность подобных систем и результат ее действия. Но тем не менее много кто берется высказать свое мнение, часто ошибочное. В целом все мнения делятся на отрицательные и положительные. Попробуем разобраться, обоснованы ли они.
Начнем с отрицательных:
1 впрыск воды в работающий двигатель обязательно приведет к гидроудару.Гидроудар происходит когда в цилиндр попадает жидкость (в нашем случае вода) в количестве которое с избытком заполняет объем камеры сгорания когда поршень находится в верхней мертвой точке.
Допустим, при движении у верхнюю мертвую точку в конце 2 такта, когда впускные и выпускные клапаны закрыты, поршень встречает встречает воду в избыточном количестве.
Согласно законам физики, жидкости (в нашем случае вода) не сжимаются, и вода для поршня стает непреодолимой преградой, и шатун, вращаемый довольно инерционным (в связке с маховиком) коленвалом, гнется или ломается, обычно пробивая при этом блок цилиндров, и мы видим при этом так называемую «руку дружбы.»
Определим критичное количество воды при котором наступает гидроудар на примере двигателя ваз 2103.Итак, объем камеры сгорания в головке блока цилиндров составляет 39,5 см3 (ГБЦ + прокладка), округлим это число к 40 для удобства расчетов и примем его за объем камеры сгорания при поршне у ВМТ. Для упрощения недоход поршня не будем брать во внимание.
Возьмем наиболее уязвимые для гидроудара обороты— обороты холостого хода—приблизительно 900 об./мин. При данных оборотах двигатель совершает 225 рабочих тактов. В секунду, соответственно, эта величина будет равна 3, 75. Т.е.
для гидроудара в двигатель должно попасть 3,75 х 40 = 150 см3 = 150мл/с или 150 х 60 = 9000 мл/мин = 9л/мин Это, согласитесь, довольно много, учитывая расход бензина 1 л/ч = 16,7 мл/мин на холостом ходу. А ведь при таком соотношении бензина/воды 1/5400 двигатель работать не будет в любом случае.
Гидроудар наступит разве что если вплеснуть эти 150 мл у впускной коллектор .
2 Впрыск воды приведет к ржавлению цилиндров.Впрыск воды серийно использовался на немецких истребителях Messerschmitt (система MW 50), также были проведены полномасштабные испытания на авиадвигателе АШ 62. Следов ржавчины не было обнаружено.
3. Вода будет разжижать масло в картере.Вода в цилиндре перебывает исключительно в газообразном состоянии, а соответственно, разжижает масло не больше чем бензин в топливной смеси.
А теперь положительные:
1. В цилиндре вода под действием высокой температуры разлагается на кислород и водород, которые явно способствуют горению, повышая КПД двигателя и увеличивая его экономичность.
- На самом деле температура в камере сгорания в момент рабочего такта (приблизительно от 1000 С до 1800 С) значительно ниже таковой, необходимой для термолиза воды (2500 С)
- 2. Вода способствует охлаждению ГБЦ и цилиндра
- Вполне логичное предположение, подтвержденное испытаниями как и в США так и в СССР
- 3. избавление от нагара на стенках камеры сгорания
Вода весьма эффективно чистит нагар. Подтверждено испытаниями.
4. вода является эффективным антидетонатором
Вода, охлаждая топливную смесь и камеру сгорания, а также являясь инертной средой в цилиндре очень успешно подавляет детонацию, делая возможным работу двигателя на низкооктановых топливах, высоком давлении наддува, сильно обедненных смесях.
А теперь кратко о испытаниях и серийных системах. Испытаниями занимались как и в США так и в СССР. На основание испытаний были сделаны следующие выводы:
1. Впрыск воды снижает температуру ГБЦ и поршня.2. Впрыск воды эффективно подавляет детонацию, а, соответственно, позволяет:А) применять в эксплуатации низкооктановый бензин.
Б) увеличивать давление наддува, повышая при этом мощность а также КПД двигателя, снижая при этом удельный расход топлива.3. Уменьшение вредных выбросов в атмосферуА) за счет более эффективного сгорания топлива.
Б) в случае работы двигателе на бензине с более низким октановым числом, в котором
Отсутствуют антидетонаторы на основе вредных веществ типа тетраэтилсвинца.
Наиболее известной системой впрыска воды, устанавливаемой серийно была MW 50, устанавливаемая на двигатели Daimler Benz 601 истребителя Messerschmitt bf-109.Система состояла из бака, наполненного на 50% водой и 50% метанолом, который был необходим, чтобы избежать замерзания воды на больших высотах (в экстренных случаях допускалось использование чистой воды).
Вода из бака подавалась в механический нагнетатель, охлаждая горючую смесь, отодвигая при этом зону детонации. При этом давление наддува повышалось с 1,3 ATA до 1,7 ATA. Мощность при этом возрастала 1575 л.с. до 1800 л.с. При этом также значительно повышался расход топлива. Всего за 1 полет MW 50 можно было включать 2 раза по 10 минут.
В США эксплуатировали похожую систему: впрыск воды позволял избежать детонации в режимах больших нагрузок.
При этом обеднялась горючая смесь и оптимизировался процесс сгорания в цилиндрах (более полное, а значит и более эффективное сгорание топлива)В СССР подобные системы серийно не эксплуатировались, но были проведены полномасштабные стендовые и летные испытания, которые подтвердили эффективность впрыска воды.
На автомобилях впрыск воды не прижился: он использовался лишь на некоторых моделях Chrysler и SAAB
Подробно изучив информацию по данной теме, было принято решение изготовить систему впрыска воды из подручных средств и испытать ее на двигателе ваз 2103.Для этого был доработан штатный карбюратор ДААЗ 2107. Доработки заключались в следующем:1 Был просверлен эмульсионный канал к 1 камере (аналогично эмульсионному каналу эконостата 2 камеры).
Для сверления рекомендую использовать сверлильный станок. В начало просверленного канала была вставлена трубка .2 На месте отсутствующего воздушного жиклера (по аналогии с эконостатом 2 камеры)Была вставлена трубка, которая через просверленное в крышке карбюратора отверстие выведена наружу.
3 В корпусе карбюратора в месте состыковки малого диффузора и корпуса было просверлено отверстие до эмульсионного канала (аналогично эконостату 2 камеры).4 Был применен малый диффузор с маркировкой 4 с каналом эконостата.5 В отверстие эмульсионного канала вставляется отсутствующий эмульсионный жиклер, отверстие топливного канала (рядом) заглушается.
6 трубка 1 (пункт 2) через электромагнитный клапан подключена через жиклер к бачку, служащему поплавковой камерой, закрепленному таким образом, чтобы уровень воды был несколько выше уровня топлива в поплавковой камере карбюратора, но так, чтобы вода не капала с малого диффузора при открытом клапане на заглушенном двигателе.
Поплавковой камерой служит бачок для тормозной жидкости, используемый в приводе сцепления.7. «Поплавковой» данную камеру можно назвать лишь с натяжкой, так как поплавок отсутствует.
Его роль выполняют 3 контакта погружены в воду, с помощью которых схема, основанная на NAND логике, управляет помпой, расположенной в 3-х литровом бачке (бачок омывателя и насос из Газели ).(Работа схемы основана на электропроводимости воды).8. Трубка 2(пункт 1) заканчивается жиклером и воздушным фильтром.9.
В силу конструктивных особенностей система вступает в работу в диапазоне оборотов от 1700 до 2000. Чтобы подача воды осуществлялась более точно, ее включение происходит автоматически с помощью блока управления ЭПХХ при 1900 об/мин.Блок ЭПХХ был немного доработан: в схему добавлен инвертор, чтобы при достижении заданных оборотов включения, на выходе был логический 1(+), а при отключении логический 0.
10 При оборотах ниже порога включения системы, а также при выключенном зажигании электромагнитный клапан закрыт, питание на механизм регулировки уровня воды в поплавковой камере не поступает.
Здесь отлично видно систему эконостата 2-й камеры и зеркально расположенную систему подачи воды. Обратите внимание на водоподводящую трубку и заглушку возле эмульсионного жиклера.
Схема дозирующей системы воды: А: просверленный эмульсионный канал. Заканчивается трубкой с воздушным жиклером (см. следущее фото) B: водный канал. На месте воздушного жиклера (4) трубка подвода воды с жиклером. Канал (2) заглушен
Управляющая схема для системы поддержания уровня воды в
Место, где был просверлен эмульсионный канал. Сейчас там стоит патрубок для воздушной трубки
А теперь, собственно, сами испытания:Все заезды были проведены в один день. Температура воздуха 17°С. Ветер 1-2 м/с
1. Регулировки карбюратора стандартные. Начальный угол опережения зажигания 9° Бензин А92Были проведены следующие заезды: разгон с 20 до 80 км/ч при полностью открытой дроссельной заслонкой 1-ой камеры карбюратора и проверка среднего расхода топлива на отрезке 10 км. Со скоростью 100 км/ч.
Разгон: Среднее время по итогам 3-ех заездов составило 14с.Расход: 8,33 л/100 км.
2 . Регулировки карбюратора стандартные. Начальный угол опережения зажигания 9° Бензин А92. Впрыск воды включен. Средний расход воды 4л/100км.
Никаких изменений динамических признаков и признаков экономии обнаружено не было.При чем количество воды варьировалось от 0,1 до 0,5 по отношению до топлива.
3. Регулировки карбюратора стандартные. Начальный угол опережения зажигания 14° Бензин А92. Впрыск воды выключен.Провести испытания в полном объеме помешала сильнейшая детонация при разгоне.
4 Регулировки карбюратора стандартные. Начальный угол опережения зажигания 14° Бензин А92. Впрыск воды включен. Средний расход воды 4л/100км.Разгон: Среднее время по итогам 3-ех заездов составило 14,5с.
Расход: 8,39 л/100 км.
Столь небольшие расхождения не будем принимать во внимание, ввиду субъективных факторов (переключение передач) и несколько изменившихся погодных условий (влажность, направление ветра).
Субъективно столь значительное смещение начального УОЗ не повлияло на динамические свойства автомобиля. Значительная детонация, присутствовавшая в прошлом испытании была полностью подавлена при помощи впрыска воды.
Эмпирическим путем было определено, для ее подавления вполне достаточно воды в количестве 0,25 от бензина.
5 Регулировки карбюратора стандартные. Начальный угол опережения зажигания 9° Бензин А80. Впрыск воды включен. Средний расход воды 4л/100км.Поскольку вода столь эффективно устраняла детонацию— главную причину, которая не позволяет использовать низкооктановый бензин на двигателях, рассчитанных на А92, было принято решение провести испытания на 80-ом бензине.
Разгон: Среднее время по итогам 3-ех заездов составило 14,7с.Расход: 10,92 л/100 км
Использование 80-го бензина в паре с впрыском воды никак не изменило поведение двигателя. Детонация полностью отсутствует. Но огромный расход, прирост которого оказался намного больше прироста экономии за счет разницы в цене А92 и А80, поставил крест на перспективе эксплуатации двигателя 2103 на 80-ом бензине.
6 Регулировки карбюратора изменены. Главный топливный жиклер первой камеры (112) был заменен на жиклер с маркировкой 107. Начальный угол опережения зажигания 9° Бензин А92. Впрыск воды включен. Средний расход воды 4л/100км.
Результаты заездов не привожу, поскольку двигатель работал неудовлетворительнона обедненной смеси (рывки, провалы). Впрыск воды ситуацию не исправил.
Выводы: Как оказалось, двигатель внутреннего сгорания вполне успешно может работать с добавлением воды в рабочую смесь, но так как вода и бензин имеют разную плотность (1000 кг/м3 против 750 кг/м3 ), не представляется возможным смешать их в баке— для воды необходима соственная дозирующая система. Единственный выход—покупать готовую систему или изготавливать ее самостоятельно.
Но стоит ли оно того?Мой ответ—для серийного двигателя—нет. Установка водного впрыска не даст вам какого-либо прироста динамических характеристик:Работа на запредельных УОЗ, пусть даже без детонации, не даст вам ни дополнительной мощности, ни экономии, равно как и работа на переобедненных смесях.
Из плюсов стоит отметить снижение температуры ГБЦ и предотвращение образования нагара в камере сгорания.
Впрыск воды позволит без особого вреда эксплуатировать двигатель на бензине А80, но это повлечет за собой дополнительные траты на бензин, потребление которого возрастет.
Для чего же тогда подобные системы существуют на рынке? Ответ прост: для форсированных двигателей, которые используют наддув.
Лишь на подобных двигателях впрыск воды способен дать конкретный эффект: подавление детонации водой позволяет поднять давление наддува, а соответственно, и мощность, увеличив при этом КПД всей силовой установки.
Также, как известно, применение наддува требует использования бензинов с октановым числом 95-98. Возможно, впрыск воды при умеренных давлениях наддува позволяет обойтись бензином марки А92.
Так что, если вы имеете автомобиль с обычным «гражданским» атмосферным двигателем, не ведитесь на сомнительные обещания различных разводил, которые обещают вам дополнительную мощность и экономию от впрыска воды—это чистой воды миф.
Александр Грабовый
Литература:И.Ф. Кайдаш «Впрыск воды авиационные двигатели» 1946Е.Ф. Любановський «О характере антидетонационного действия впрыска воды в авиационные двигатели» 1948NACA wartime report «End-zone water injection as a means of suppression knock in a spark ignition engine» 1944
NACA report 756 «The induction of water to the inlet air as a means of internal cooling in aircraft-engine cylinders» 1942
P.S. целью проведения эксперимента был результат, поэтому я не заостряю внимания на теоретических аспектах- более подробно все доступно в тематической литературе.
В статье не описывал, но также пробовал впрыск воды в кабюратор под давлением- результат тот же, разве что более быстрое вступление системы в работу и более качественное распыление.
В данное время система демонтирована с автомобиля в связи с ненадобностью.
Презентация к уроку Технологии по теме "Человек и вода"
Слайд 1
Урок технологии 3 класс Тема «Человек и вода» ГБОУ лицей № 389 «ЦЭО» Составила учитель нач. классов Зайцева Инга Владимировна Программа «Перспектива»
Слайд 2
Раньше города старались строить у воды, поэтому через многие современные города протекают реки. Берега рек соединяют мосты. Мост – наша следующая остановка. Также рядом со многими большими городами строят ГЭС. Без их энергии трудно представить обеспечение электроэнергией большие современные города. Укрощение воды человеком
Слайд 9
Река в нашем городе судоходная. У пристани можно увидеть корабли, моторные лодки, яхты и баржи. Давайте выйдем на остановке у пристани. Предлагаю сконструировать новые транспортные средства. Мы сделаем красивую яхту. Водный транспорт
- Слайд 16
- Океанариум и аквариум Океанариум Аквариум
- Слайд 17
Океанариум – это бассейн с морской водой, предназначенный для содержания морских животных Океанариумы бывают разными В небольших океанариумах содержат мелких рыб, а для наблюдения за их обитателями одну из боковых стенок бассейна делают прозрачной. В большие океанариумы помещают крупных рыб, черепах и других водяных жителей.
Слайд 18
Чаще всего под аквариумом понимается домашний (комнатный) аквариум для содержания аквариумных рыбок в домашних условиях. — А кто такой ихтиолог? Ихтиолог – специалист, изучающий рыб. — Предлагаю изготовить мягкие игрушки (осьминога или рыбку), которые станут жителями нашего океанариума. Аквариум – прозрачная ёмкость для постоянного содержания водных организмов.
Слайд 26
Фонтан – сооружение, которое служит основанием для бьющих вверх или стекающих вниз струй воды. Фонтаны в зависимости от расположения могут быть интерьерными и уличными. Наш город украшают пруды, декоративные водоёмы и фонтаны. Последний блок нашей работы – фонтан.
- Слайд 28
- Фонтаны Петергофа. Обновлённый «Самсон»
- Слайд 29
- Виды фонтанов Уличный Интерьерный
- Слайд 30
Рефлексия Составление и написание фраз — конструктов Для того, чтобы сохранить живое на Земле, человеку надо…, потому что… (бережно относиться к водным богатствам, потому что вода – источник жизни). Главная обязанность человека на Земле – …, потому что… (охранять окружающую среду: воду, воздух, землю, потому что без них жизнь на Земле невозможна).
Слайд 31
Задания для самоанализа Закончите предложения: Мне важно знать о значении воды в жизни человека, потому что… Для меня важно уметь бережно использовать воду, потому что…
Слайд 32
Самооценка деятельности групп: V «Мы справились с заданием на «отлично» ! «В нашей группе не все могли справиться с заданием так, как хотелось. Нам надо ещё поучиться…» + «Мы справились с заданием хорошо, но нам помогали…»
Слайд 33
Самооценка собственной деятельности Довольны ли вы своей работой на уроке? Если очень довольны, поднимите две руки. Если вы довольны, поднимите две руки и сложите их вместе в рукопожатие. Если не очень довольны, то поднимите одну руку.
Слайд 34
Результат групповой работы учащихся Блок А Мост – группа № 1 Блок Б Яхта – группа № 2 Блок В Океанариум – группа № 3 Блок Г Фонтан – группа № 4 Молодцы !
Урок 31. Вода работает на человека
Разработки уроков (конспекты уроков)
Начальное общее образование
Линия УМК Е. А. Лутцевой. Технология (1-4)
Технология
Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.
Цель урока
Познакомить с использованием человеком силы воды в механизмах.
Задачи урока
- Дать общее представление о силе воды и её использовании человеком в своих механизмах.
Виды деятельности
- Наблюдать конструкции и образы объектов окружающего мира, результаты творчества мастеров. Сравнивать конструктивные и декоративные особенности предметов быта и осознавать их связь с выполняемыми утилитарными функциями. Понимать особенности декоративно-прикладных изделий, называть используемые для рукотворной деятельности материалы. Проектировать изделия: создавать образ в соответствии с замыслом. Коллективно разрабатывать несложные тематические проекты: ставить цель, выявлять и формулировать проблемы, коллективно их обсуждать, выдвигать способы решения, искать, отбирать и использовать необходимую информацию (из учебника и других справочных и дидактических материалов), и реализовывать их, вносить коррективы в промежуточные результаты. Выполнять простейшие исследования изучаемых материалов, их свойств, конструкций изделий и технологии их изготовления. Оценивать результат своей деятельности: точность изготовления деталей, аккуратность выполненной работы. Обобщать то новое, что усвоено.
Ключевые понятия
- передаточный механизм, водяная мельница
| 1 | Открытие новых знаний | Ученики обсуждают, где в современном мире используют силу работы воды, выполняют задание. |
| 2 | Открытие новых знаний | Ученики обсуждают, что можно сделать в тех местах, где у рек спокойное течение. Учитель объясняет, что для того чтобы заставить стоячую воду работать, были придуманы плотины — искусственные водопады. Человек перегораживает реку, вода накапливается, и создаётся искусственный водоём. И когда уровень воды в нём поднимается и начинает выливаться через край (как в переполненной кастрюле), получается искусственный водопад. Чем он шире и выше, чем больше воды в искусственно созданном водоёме, тем больше энергия падающей воды. |
| 3 | Самостоятельная работа с самопроверкой | Учащиеся обсуждают задания, выбранные ответы, отстаивают свою точку зрения. Из-за 1 килограмма муки не имеет смысла идти на мельницу, так как дорога займёт больше времени, чем домашний помол. Тогда как за мешком муки лучше сходить на мельницу, чем молоть самой. |
| 4 | Самостоятельная работа с самопроверкой | Учащиеся обсуждают задания, выбранные ответы, отстаивают свою точку зрения. Из-за 1 килограмма муки не имеет смысла идти на мельницу, так как дорога займёт больше времени, чем домашний помол. Тогда как за мешком муки лучше сходить на мельницу, чем молоть самой. |
| 5 | Итог урока | Ученики сравнивают устройство ветряной и водяной мельниц, обсуждают их сходство и различие. |
Хотите сохранить материал на будущее? Отправьте себе на почту
Паровой двигатель.Как зарождалась эпоха.-
Паровые двигатели используют горячий пар из кипящей воды для перемещения поршня (или поршней) вперед и назад. Затем движение поршня использовалось для привода машины или вращения колеса. Чтобы создать пар, большинство паровых двигателей нагревало воду, сжигая уголь.
Важность парового двигателя в промышленности
Паровой двигатель способствовал промышленной революции. До появления энергии пара большинство фабрик и мельниц работали на воде или ветре. Вода была хорошим источником энергии, но фабрики должны были располагаться возле реки.
И вода, и энергия ветра могут быть ненадежными, так как иногда реки могут высыхать во время засухи или замерзать зимой,а ветер не всегда дует.Мощность пара позволяла фабрикам размещаться где угодно.
Он также обеспечивал надежное питание и мог использоваться для питания больших машин.
Кто изобрел паровой двигатель?
Один из первых паровых двигателей был изобретен Томасом Савери в 1698 году. Он был не очень полезен, но другие изобретатели со временем сделали его улучшение. Первый полезный паровой двигатель был изобретен Томасом Ньюкоменом в 1712 году. Двигатель Ньюкомена использовался для откачки воды из шахт.
Высокоскоростной паровойдвигатель Porter-Allen был популярен в конце 1800-х и начале 1900-х годов.
Мощность пара действительно выросла благодаря усовершенствованиям, сделанным Джеймсом Уаттом в 1778 году. Паровая машина Watt значительно повысила эффективность паровых двигателей. Его двигатели меньше и используют меньше угля.
К началу 1800-х годов паровые двигатели Watt использовались на заводах по всей Англии.
Где использовался паровой двигатель?
На протяжении 1800-х годов паровые двигатели были усовершенствованы. Они стали меньше и эффективнее. Большие паровые двигатели использовались на заводах и мельницах для питания машин всех типов. Меньшие паровые двигатели использовались в транспортировке, включая поезда и пароходы.
Паровые двигатели все еще используются сегодня?
Паровой двигатель был в значительной степени заменен электричеством и двигателем внутреннего сгорания (бензин и дизель). Некоторые старые паровые двигатели до сих пор используются в старинных локомотивах.
Тем не менее, паровая энергия все еще широко используется во всем мире для различных отраслях. Многие современные электростанции используют пар, образующийся при сжигании угля, для производства электроэнергии.
Кроме того, атомные электростанции используют пар, вырабатываемый в результате ядерного синтеза, для производства электроэнергии.
Интересные факты о паровом двигателе и промышленной революции
- Единица мощности (Ватт) была названа в честь изобретателя Джеймса Уатта.
- Джеймс Уатт использовал термин «мощность в лошадиных силах», чтобы описать, какую мощность мог бы вырабатывать его двигатель. Он использовал его, чтобы сравнить свой двигатель с фактической мощностью, которую могли произвести лошадиные силы.
- Одна мощность равна 745,7 Вт.
- Первым успешным коммерческим пароходом был Clermont, разработанный Робертом Фултоном в 1807 году.
«Тепловые двигатели» (Паровые машины). Содержание работы 1. Значение паровых машин 2. Принцип действия 3. Изобретение и развитие 4. Первые промышленные. — презентация
1 «Тепловые двигатели» (Паровые машины)
2 Содержание работы 1. Значение паровых машин 2. Принцип действия 3. Изобретение и развитие 4. Первые промышленные двигатели 5. Паровые машины с возвратно-поступательным движением 6. Парораспределение 7. Паровые турбины 8. Другие типы паровых двигателей 9. Применение 10. Преимущества паровых машин 11. Коэффициент полезного действия 12. Нетрадиционные машины
3 Значение паровых машин Паровые машины использовались как приводной двигатель в насосных станциях, локомотивах, на паровых судах, тягачах, паровых автомобилях и других транспортных средствах.
Позднее паровые машины были вытеснены двигателями внутреннего сгорания, паровыми турбинами, электромоторами и атомными реакторами, КПД которых выше.
внутреннего сгорания паровыми турбинамиэлектромоторами атомными реакторами
4 Принцип действия Для привода паровой машины необходим паровой котёл. Расширяющийся пар давит на поршень или на лопатки паровой турбины, движение которых передаётся другим механическим частям. Одно из преимуществ двигателей внешнего сгорания в том, что из-за отделения котла от паровой машины они могут использовать практически любой вид топлива от дров до урана.
5 Принцип действия
6 Изобретение и развитие Первое известное устройство, приводимое в движение паром, было описано Героном из Александрии в первом столетии это так называемая «баня Герона», или «эолипил». Пар, выходящий по касательной из дюз, закреплённых на шаре, заставлял последний вращаться.
7 Интересные факты Реальная паровая турбина была изобретена намного позже, в средневековом Египте, арабским философом, астрономом и инженером XVI века Таги-аль-Дином. Подобную машину предложил в 1629 г.
итальянский инженер Джованни Бранка Из-за экономических условий только в конце 17-го столетия паровые двигатели были созданы как единичные курьёзы. Первая машина была создана испанским изобретателем Йеронимо Аянсом де Бомонт, изобретения которого повлияли на патент Т.
Сейвери Принцип действия и применение паровых машин было описано также в 1655 г. англичанином Эдвардом Сомерсетом 1655
8 Дени Папен
9 Опыты Дени Папена Одним из опытов французского физика и изобретателя Дени Папена было создание вакуума в закрытом цилиндре. В середине 1670-ых в Париже он в сотрудничестве с голландским физиком Гюйгенсом работал над машиной, которая вытесняла воздух из цилиндра путём взрыва пороха в нём.
Видя неполноту вакуума, создаваемого при этом, Папен после приезда в Англию в 1680 г. создал вариант такого же цилиндра, в котором получил более полный вакуум с помощью кипящей воды, которая конденсировалась в цилиндре.
Таким образом он смог поднять груз, присоединённый к поршню верёвкой, перекинутой через шкив Париже Гюйгенсом 1680
10 Опыты Томаса Ньюкомена Английский кузнец Томас Ньюкомен в 1712 году продемонстрировал свой «атмосферный двигатель», который был первым паровым двигателем, на который мог быть коммерческий спрос.
Это был более усовершенствованный паровой двигатель, в котором Ньюкомен существенно снизил рабочее давление пара.
Ньюкомен, возможно, базировался на описании экспериментов Папена, находящихся в Лондонском королевском обществе, к которым он мог иметь доступ через члена общества Роберта Гука, работавшего с Папеном.1712 году Лондонском королевском обществе Роберта Гука
11 Схема паровой машины Т. Ньюкомена
12 Интересные факты Первым применением двигателя Ньюкомена была откачка воды из глубокой шахты. В шахтном насосе коромысло было связано с тягой, которая спускалась в шахту к камере насоса. Клапаны ранних двигателей Ньюкомена открывались и закрывались вручную.
Легенда рассказывает, что усовершенствование клапанов было сделано в 1713 году мальчиком Хэмфри Поттером, который должен был открывать и закрывать клапаны; когда это ему надоедало, он связывал рукоятки клапанов верёвками и шёл играть с детьми.
К 1715 году уже была создана рычажная система регулирования, приводимая от механизма самого двигателя.1713 году 1715 году
13 Паровая машина Джеймса Уатта В 1769 году шотландский механик Джеймс Уатт запатентовал первые существенные усовершенствования к вакуумному двигателю Ньюкомена, которые сделали его значительно более эффективным по расходу топлива.
Уатт добавил к двигателю Ньюкомена ещё несколько важных деталей: поместил внутрь цилиндра поршень для выталкивания пара и преобразовал возвратно- поступательное движения поршня во вращательное движение приводного колеса.
1769 году
14 Паровая машина Джеймса Уатта
15 Паровые машины с возвратно- поступательным движением. Двигатели с возвратно-поступательным движением используют энергию пара для перемещения поршня в герметичной камере или цилиндре.
Ранние паровые машины назывались вначале «огневыми машинами», а также «атмосферными» или «конденсирующими» двигателями Уатта. Они работали на вакуумном принципе и поэтому известны также как «вакуумные двигатели».
При работе паровой машины вакуумного типа в начале такта пар низкого давления впускается в рабочую камеру или цилиндр. Впускной клапан после этого закрывается, и пар охлаждается, конденсируясь.
16 Паровые турбины Паровая турбина – это один из типов паровых машин. Пар или нагретый до высокой температуры газ вращает вал двигателя без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала. Паровая турбина состоит из вала, диска, лопаток. Возле лопаток расположены сопла.
17 Другие типы паровых двигателей. Их классификация 1. Стационарные машины 1.1 Машины с переменным режимом 1.2 Силовые машины 2. Транспортные машины 2.1 Пароход 2.2 Сухопутные транспортные средства 2.3 Паровой самолёт
18 Преимущества паровых машин 1. Основное преимущество паровых машин – это то, что они могут использовать практически любые источники тепла для преобразования его в механическую работу. 2. Они меньше загрязняют окружающую среду 3.
Паровые локомотивы неплохо показывают себя на больших высотах, поскольку эффективность их работы не падает в связи с низким атмосферным давлением 4. Кроме того, паровые локомотивы значительно легче, чем дизельные и электрические, что особенно актуально для горных железных дорог.
Особенностью паровых двигателей является то, что они не нуждаются в трансмиссии, передавая усилие непосредственно на колёса.
19 Итоги работы: Мы узнали о значении и принципе действия паровых машин, ознакомились с первыми изобретателями паровых машин, приобрели знания о первых промышленных двигателях. Узнали то, что есть и другие виды паровых машин и, наконец, выявили преимущества паровых машин перед другими.
Загрузка...
