«Основы энергоэффективности» (8 класс) Тепловые станции, их классификация, устройство и принцип работы

Цели занятия: 1. Овладение знаниями о физических процессах и явлениях, заложенных в основу работы тепловых станций. 2. Формирование представления о способах получения тепловой энергии, об их устройстве и принципах работы. 3. Совершенствование умений анализа и обобщения полученных знаний. 4. Воспитание чувства ответственности за состояние окружающей среды, воспитание бережного отношения к энергетическим ресурсам.

План занятия 1. Классификация тепловых станций. 2. Устройство тепловых станций. 3. Принцип работы тепловых станций. 4. Перспективные направления в развитии тепловых станций.

Классификация тепловых станций Тепловые электростанции подразделяются на два основных вида: теплоэлектростанции (ТЭС) – работающие на обычном топливе – уголь, газ, мазут и т.д.; Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) – вырабатывающие совместно тепловую и электроэнергию. Они, в отличие от ТЭС, имеют более высокий коэффициент полезного действия ( в 1,5-1,7 раза выше, чем ТЭС).

Устройство тепловых электростанций Пульт управления теплостанции Турбины

Принцип действия теплоэлектростанций Топливо и окислитель, которым обычно служит подогретый воздух, непрерывно поступают в топку котла. В качестве чаще всего используется, а также такой дешевый вид топлива, как сланцы. Применяются также природный газ и мазут. За счет тепла, образующегося в результате сжигания топлива в паровом котле, вола превращается в пар с температурой около 550ºС. Водяной пар из котла поступает в паровую турбину, назначение которой – превращать тепловую энергию пара в механическую. Все движущиеся части турбины жестко связаны с валом и вращаются вместе с ним. Вал турбины и вал электрического генератора соединены между собой.

Работа турбины Пар высокого давления и температуры, имеющий большую тепловую энергию, из котла поступает в сопла турбины. Струя пара с высокой скоростью, чаще всего звуковой, непрерывно вытекает из сопел и поступает на рабочие лопатки турбины, укрепленные на диск, жестко связанные с валом. Вал, диск и рабочие лопатки вращаются совместно со скоростью 3000 оборотов в минуту. При этом механическая энергия потока пара превращается в механическую энергию ротора турбины. В электрическом генераторе механическая энергия преобразуется в электрическую. После паровой турбины пар поступает в конденсатор. Здесь пар с помощью охлаждающей воды, прокачиваемой по расположенным внутри конденсатора трубкам, превращается в воду, которая с помощью специального насоса снова подается в котел. Цикл начинается снова.

Мини и микро ТЭЦ В последнее время как в жилищно-коммунальной сфере, так и на промышленных предприятиях все шире используются малые теплоэлектроцентрали (мини и микроТЭЦ). К малым ТЭЦ относятся тепловые электростанции с единичной мощностью от 0,1 до 12 МВт. Основу мини и микро ТЭЦ составляют электроагрегаты (с приводом от паровой или газовой турбин, дизеля или поршневого двигателя с искровым зажиганием), теплоисточники (водогрейные или паровые котлы, котлы- утилизаторы выхлопных газов, теплообменники на охлаждающей двигатель воде) и устройства подключения к электрическим и тепловым сетям. Основные достоинства малых ТЭЦ: · малые потери при транспортировке тепловой и электрической энергии по сравнению с системами централизованного теплоснабжения; · автономность функционирования (независимость от энергосистемы) и возможность продажи в энергосистему излишков вырабатываемой электроэнергии; · улучшение экологических показателей существующих котельных за счет выработки в них кроме тепловой также электрической энергии; · повышение надежности теплоснабжения, т.к. возможные перебои с подачей электрической энергии не приводят к прекращению работы теплоисточника Перспективные направления в развитии тепловых станций

Итоги занятия Использование теплоэлектростанций имеет как положительные, так и отрицательные стороны: На тепловых электростанциях производится до % всей электроэнергии. Выброс в атмосферу веществ (золы, оксидов серы, углекислого газа, азота), образующихся при сжигании топлива, вызывает ее загрязнение. Например, тепловые станции выбрасывают в атмосферу 29% всех вредных отходов промышленности. Представляет опасность и тепловое загрязнение водоемов.

Вопросы для закрепления 1. Какие виды тепловых станций вы знаете? 2. В чем состоят главные принципы работы тепловых станций? 3. Какие виды топлива используются для тепловых станций? 4. Каковы положительные и отрицательные стороны в использование ТЭС и ТЭЦ? 5. Назовите наиболее перспективные типы тепловых станций.