Концепція енергетики станції 1 - PDF Завантажити безкоштовно
Завдання: Станція 1 Енергетична концепція Матеріал: Навчальні послідовності, буклет 1 Книга з фізики, ножиці та клей Робочі аркуші: 1.1 Джерела енергії 1.2 Види енергії 1.3 Форми енергії 1.4 Виснаження енергії 1.5 Енергійний пес 1.6 Наші найважливіші первинні енергії 1.7 Первинні носії енергії Робочі завдання: 1. Прочитайте сторінки 5-7 в буклеті 1 послідовностей навчання 2 Повторіть і запишіть терміни робота та енергія, а також основні твердження 1-го та 2-го закону термодинаміки 3. Опрацюйте та дайте відповіді на такі моменти, використовуючи робочі аркуші: Які види енергії існують? Які типи енергії ви диференціюєте? Які первинні носії енергії використовуються для отримання енергії? Додаткове завдання: Прочитайте та опрацюйте сторінки 8–11 в томі 1 послідовностей навчання. Уточніть чотири різні аспекти поняття енергії. 13
Історія використання робочого аркуша 1.1 Джерела енергії Станція 1 Поняття енергії Джерела енергії Час Первісні часи роки тому М'язова сила людини Давня до вогню/дерева Вітер Сонце М'язова сила тварин Роки Гідроенергетика Сучасні часи, починаючи з вугілля, нафти, природного газу, урану, електроенергії з усіх первинних енергій, років 14
Робочий аркуш 1.2 Типи енергетичних станцій 1 Енергетичний термін 1. Впорядкуйте наступні терміни відповідно до видів енергії Кам’яне вугілля Механічна робота Геотермальна енергія Бензин Природний газ Біомаса Опалення пара Ядерне паливо Дизельне паливо Світло Електрика Брикети Тепло Кокс Гідроелектрична енергія Тепло лігніт Сира нафта Вітер Сонячна енергія Опалювальне масло Первинна енергія Вторинна енергія Корисна енергія Тверде вугілля Брикети. Для цього введіть у схему терміни первинна енергія, вторинна енергія, корисна енергія та перетворювач. 3. Знайдіть приклади з таблиці вище. В якості перетворювачів можуть бути використані: електростанція, лампа розжарювання, вся побутова техніка, турбіни тощо. 4. Які ланцюги перетворення правильні? a. Вугільний кокс b. Нафтова нафта, електроенергія c. Електроенергія Парова нафта d. Вугільна пара електроенергія 15
Робочий аркуш 1.3 Форми енергетичної станції 1 Енергетична концепція Енергію можна визнати лише за її ефектом. Прикладами таких ефектів є напр. Б. рух, світло і тепло. На підставі спостережуваних ефектів розрізняють такі форми енергії: 1 2 3 4 кінетична енергія (наприклад, водіння автомобіля), енергія натягу (наприклад, напружена пружина), тепло (наприклад, перегріта пара), хімічна енергія (наприклад, Паливо, автомобільний акумулятор), електрична енергія (наприклад, блискавка), променева енергія (наприклад, УФ-випромінювання, радіохвилі) ядерна енергія (наприклад, енергія ділення). 1. Призначте фігури форми енергії та введіть їх у таблицю. Рисунок 1 Форма енергії 5 6 2 3 4 5 6 7 8 7 8 9 10 9 10 2. Заповніть порожні скриньки подальшими прикладами, що розкривають форму енергії, та введіть їх у таблицю. 16
Робочий лист 1.4 Девальвація енергії, Станція 1: Енергетична концепція, девальвація енергії та напрямок процесів 17
Робочий аркуш 1.5 Енергійний собака Станція 1 Енергетична концепція Насичений, тепер він підкрадається сходами навпроти, і яку радість він бачить у затишному басейні. Перш ніж він цього усвідомлює, він ковзає і падає в нього. Потім він стрибає зі сходів і з’їдає їжу. Перетворення енергії відбувається у всіх процесах; насамперед виникає кінетична енергія, але вона має різне походження. Введіть форму енергії, з якої під стрілками виникає кінетична енергія. 18-го
Робочий аркуш 1.6 Наші найважливіші первинні джерела енергії Станція 1 Енергетична концепція Скриня зі скарбами повідомляє вам, які первинні джерела енергії ми зараз використовуємо для постачання енергії. Які первинні джерела енергії знаходяться в грудях? Введіть їх імена. 6% 14% 22% 12% 22% 24% Тепер ви знаєте первинні енергії, і якщо ви позначите цю цифру, ви дізнаєтесь, наскільки вони сприяють нашому енергозабезпеченню. Шостий сегмент з 6% - це мазут, насоси та інше. 19-го
Робочий аркуш 1.7 Первинне енергопостачання Станція 1 Поняття енергії Первинне енергопостачання 1. Виріжте зображені символи та використовуйте їх, щоб склеїти огляд первинних джерел енергії. 2. Якого важливого джерела енергії бракує? Надіньте його і теж приклейте. відновлювані джерела енергії викопне паливо ядерне паливо 3. Призначити терміни викопне або відновлюване та вичерпне або невичерпне для енергоносіїв. 20-го
Станція рішень 1 Енергетична концепція для робочого аркуша 1.2 Види енергії 1. Первинна енергія, вторинна енергія, корисна енергія, кам’яне вугілля, кокс, газові брикети, буре вугілля, брикети Світло 4. a & d до робочого аркуша 1.3 Форми енергії Рисунок 1: Хімічна енергія Рисунок 2: Енергія випромінювання Рисунок 3: Енергія напруги Рисунок 4: Тепло Рисунок 5: Кінетична енергія Рисунок 6: Електрична енергія 21
Форми енергії Форма енергії Фізична форма Потенційна енергія Висота енергії Енергія напруги Енергія напруги Запружена вода Стиснутий газ Спіральна пружина Кінетична енергія Енергія руху Рухомий автомобіль Обертальна куля Енергія руху Маховик Тепло Хімічно пов'язана енергія Ядерна енергія Енергія магнітного поля Енергія електромагнітного випромінення Перегріта пара Паливо, автомобільний акумулятор Уран, конденсатор, радіаційні хвилі Енергійна собака Відбуваються такі перетворення енергії: Стрілка 1: від хімічної енергії Стрілка 2: від хімічної енергії Стрілка 3: від позиційної енергії Стрілка 4: від хімічної енергії Стрілка 5: від хімічної енергії Стрілка 6: від позиційної енергії Пояснення а) Собака зберігає хімічна енергія, яку він перетворює в кінетичну енергію за допомогою м’язової сили під час руху. б) На верхній лівій сходовій майданчику вона має хімічну енергію та позиційну енергію. Коли собака тепер біжить сходами, вона перетворює частину своєї хімічно зв’язаної енергії в кінетичну енергію (+ тепло), щоб впоратися із шляхом (горизонтальна площина); подолати (вертикальну) висоту падіння одночасно частину потенційної енергії в кінетичній енергії. 22-го
в) Вживаючи їжу, вона замінює щойно витрачену хімічну енергію. г) Якщо він знову біжить сходами, йому потрібна хімічна енергія як для шляху, так і для подолання різниці у висоті. д) Якщо він зісковзне на правий п’єдестал і потрапить у басейн, кінетична енергія виникає виключно за рахунок енергії, доступної для робочого аркуша 1.6. Наші найважливіші первинні джерела енергії: відновлювані джерела енергії, природний газ, сира нафта, вугілля, ядерна енергетика % Лігніту, 22% кам’яного вугілля, 12% природного газу, 14% відновлюваних джерел енергії, 6% мазуту, насосних накопичувачів та інших для робочого аркуша 1.7 Первинне енергопостачання Огляд первинного енергоносія Невичерпні енергії Поновлювані джерела енергії Викопне паливо Вичерпні енергії Ядерне паливо Сонячна енергія Вітроенергія Гідроенергія Біомаса Геотермальна енергія Природна енергія Вугілля Природний газ Уран-торій 2. Сонячна радіація як важливе джерело енергії відсутня. 23
Завдання для станції 1 Кількості енергії Матеріал: Навчальні послідовності, буклет 1 Енергія, навчальні послідовності, буклет 2 Теплові електростанції Робочі аркуші Робочі завдання: Прочитайте одиницю виміру енергії на сторінці 11 послідовностей навчання для буклету 1, Енергія. Див. Також підсумкову таблицю на сторінці 32. Створіть чітку таблицю на аркуші 2.1 Виконайте наступну вправу, використовуючи іншу таблицю перетворення (аркуш 2.2): 1 кіло-джоуль (кДж) відповідає тисячі джоулів 10 3 1000 1 мега-джоуль (МДж) відповідає одному мільйону Джоуль 10 6 1 000 000 1 Гіга-джоуль (GJ) відповідає одному мільярду джоулів. Прочитайте в буклеті 2 послідовностей навчання для теплових електростанцій, сторінки 21 і 22 Ефективність. Розв’яжіть відповідне завдання на аркуші 2.3. На сторінці 12 буклету навчальних послідовностей 1 Енергія, подивіться на ілюстрацію енергетичного балансу Землі. Сонце постійно світить на землю потужністю 180 мільярдів мегават. Який відсоток його викидається назад у космос? Обчисліть ККД землі. Зберіть у таблиці значення потужності та споживання енергії типових побутових приладів. Додаткове завдання: Прочитайте текст про тезку енергоблоку (робочий аркуш 2.4). 24
Робочий аркуш 2.1 Одиниці виміру для енергетичної станції 2 Кількості енергії Фізична кількість Одиниці Перетворення між одиницями 25
Робочий аркуш 2.2 Одиниці виміру для енергетичної станції 2 Кількості енергії Що може зробити енергія та яка енергія в 1 джоулі (1 Дж), бджолі потрібно пролетіти 120 м. Електрична енергія потрібна кишеньковому калькулятору, виконуючи 50 множень на 1 кілоджоуль (10 3 Дж) вам потрібно електрично поголити половину обличчя, яке ви витрачаєте, коли пропливаєте 1 м, проходите 5 м, їдете на велосипеді 12 м або піднімаєтеся на 8 сходинок. 1 мегаджауль (10 6 Дж) достатньо для приблизно 2 міжнародних футбольних матчів у кольорі (телевізор ) Ви витрачаєте, якщо взагалі нічого не робите протягом 3,5 годин (базальна швидкість метаболізму), 1 гігаджоуль (10 9 Дж) достатньо в домогосподарстві з 4 особами для миття та сушіння 3 місяці, для освітлення 8 місяців 1 тераджуль (10 12 Дж) На 31 000 л бензину, чого було б достатньо для кругосвітньої подорожі на машині 8, погано утеплений будинок витрачає 1 петажуль (10 15 Дж) за 7 років, 1985 1 Exajoul e (10 18 Дж), яке земля отримує від Сонця за 6 секунд, - це поточне світове споживання первинної енергії за 21 годину 26
Робочий лист 2.3 Ефективність станції 2 Кількість енергії Влітку один квадратний метр відповідає 0,6 кДж сонячної енергії в секунду. Сонячне випромінювання потрапляє на сонячні елементи з ефективністю 12% і загальною площею 9 м 2. За який час ви можете генерувати електричну енергію в 1 кВт-год? 27
Рішення для станції 2 Кількості енергії для робочого аркуша 2.2 Інша таблиця перетворення 1 кіло-джоуль (кДж) відповідає тисячі джоулів 10 3 1000 1 мега-джоуль (МДж) відповідає одному мільйону джоулів 10 6 1 000 000 1 гіга-джоуль (ГДж) відповідає одному мільярду джоулів 10 9 1 000 000 000 1 тера джоуль (TJ) відповідає одному трильйону джоулів 10 12 1 000 000 000 000 1 пета джоуль (PJ) відповідає одному квадрильйону джоулів 10 15 1 000 000 000 000 000 1 екза джоуль (EJ) відповідає одному Трильйон джоулів 10 18 1 000 000 000 000 000 000 для аркуша 2.3 Ефективність 0,6 кДж 1 м 2 1 с = випромінювана енергія 0,6 кДж 9 м 2 = 5,4 кДж = 5400 Вт 1 м 2 1 сс 5400 Вт. 0,12 = 648 Вт t = 1 кВт-год = 1,54 год 648 Вт для роботи енергетичний баланс землі 100% сонячне випромінювання; мінус 31% відбиття атмосфери; мінус 21,7% випромінювання тепла з повітряної оболонки; 47,3% досягають поверхні, тобто H. 47,3% випромінюваної енергії перетворюється в енергетичному балансі Землі на робочий аркуш 2.4 Джоуль та його тезка У 1978 році фізична одиниця Джоуль замінила свого офіційного попередника - калорію на практиці до сьогодні з помірним успіхом. 29
Завдання для станції 3 Теплові електростанції Матеріал: Навчальні послідовності, буклет 2 Теплові електростанції Робочий аркуш 3.1 Функціональність теплових електростанцій Робочий лист 3.2 Теплові електростанції як перетворювачі енергії Робочий лист 3.3 Функціональність теплових електростанцій Текстовий аркуш Виробництво електроенергії на теплових електростанціях Додаткова інформація на: http://www.rag-deutsche-steinkohle.de/virtuelle_grubenfahrt .php Робочі завдання: Прочитайте у буклеті послідовностей навчання 2 ТЕС, сторінки 8 та 9. Попрацюйте над доданими робочими аркушами та дайте відповідь на запитання: У якій частині системи відбувається перетворення в електричну енергію? Додаткове завдання: Прочитайте в буклеті навчальних послідовностей 2 ТЕС, сторінки 10–15, щоб отримати докладнішу інформацію. 30-й
Теплові електростанції, що перетворюють енергію Позначте найважливіші частини ескізу. Завершіть ланцюг перетворення енергії. 32
Режим роботи робочого аркуша, станція 3, теплові електростанції Поясніть основний режим роботи вугільної електростанції для виробництва енергії. 33
Рішення для станції 3 Теплові електростанції на робочому аркуші Функціональність теплових електростанцій Рішення до тексту в бланку: 1 = хімічна енергія 2 = теплова енергія 3 = пара 4 = турбіна 5 = генератор 6 = котел 7 = тепло 8 = вода 9 = парогенератор 10 = пара 11 = турбіна 12 = генератор 13 = конденсатор 14 = насос живильної води для робочих аркушів теплових електростанцій як перетворювача енергії див.
Завдання для станції 4 Комбіноване тепло і електроенергія Матеріал: Буклет послідовностей навчання 2 - Теплові електростанції Робочий лист 4.1 KWK Робочий лист 4.2 - Приклад розрахунку Робочі завдання: Використовуйте робочий аркуш 4.1 KWK для відпрацювання принципу комбінованого тепла та потужності. Прочитайте розділ 4.2 у послідовностях навчання в буклеті 2 ТЕС, сторінки 24-26. Комбіноване тепло і потужність. Дотримуйтесь прикладу розрахунку на аркуші 4.2. Додаткове завдання: Уточніть такі запитання під час екскурсії електростанцією. У чому різниця між основним конденсатором та конденсатором опалення? Як можна пристосувати теплову електростанцію до різних потреб у енергії влітку та взимку? Для чого можна використовувати централізоване опалення влітку? 35
Робочий лист 4.1 Станція ТЕЦ 4 Комбіноване тепло та енергія На звичайній тепловій електростанції виробляється лише електрична енергія. З іншого боку, теплова електростанція виробляє як електричну енергію, так і централізоване опалення. Парогенератор Турбіни Електрична мережа Генератор Насос живильної води для очищення димових газів Теплообмінник Конденсатор Паливна промисловість Житлові будинки Градирня Вежа Джерело: ASE/згідно з RWE Energie AG Опишіть цикл водяної пари, коли ТЕС виробляє лише електричну енергію. Що в цьому випадку поглинає так зване відпрацьоване тепло? якщо ТЕС виробляє лише централізоване опалення. Що в цьому випадку поглинає так зване відпрацьоване тепло? 36
Який найдешевший варіант з точки зору споживання первинної енергії (ПЕ)? Варіант 1 ПЕ, електроенергія 400000 кВт-год/0,37 1 081 081 кВт-год ПЕ, тепло 450 000 кВт-год/0,80 562 500 кВт-год Всього ПЕ, електроенергія + ПЕ, тепло 1 643 581 кВт-год Варіант 2 електроенергія, ТЕЦ 200 000 кВт-год/50 кВт 4000 год тепла, ТЕЦ 70 кВт год 4000 год 280000 кВт-год PE, ТЕЦ 200000 кВт-год/0,35 571429 кВт-год електроенергії, EVU 400000 кВт-год 200000 кВт-год PE, електроенергія EVU 200000 кВт-год/0,37 540 540 кВт-год тепловий котел 450 000 кВт-год 280 000 кВт-год 170 000 кВт-год PE, тепло 170 000 кВт-год/0,80 212 500 кВт-год загальний PE, CHP + PE, електроенергія EVU + PE, тепло 1324 469 кВт-год Варіант 2 з ТЕЦ є найкращим рішенням з точки зору первинної енергії для живих квітів. Існує перевага близько 20%. 38
Завдання для компонентів електростанції 5 Матеріал: Навчальні послідовності, буклет 2 - Теплові електростанції http://www.energiewelten.de/elexikon/lexikon/index3.htm Робочий лист 5.1 Принциповий ескіз Додаткову інформацію див. На: http://www.rwesolutionsworld.de/dokumente/rwe_solutions_world_index_v4. html http://www.tilo-schuster.de/2004/homes04-46.htm Робочі замовлення: Виконайте прогулянку по найважливіших компонентах теплової електростанції в Інтернеті в Лексиконі Енергетичних Світів. Скористайтесь такими посиланнями: Теплова потужність Електростанція згоряння Парогенерація Котел Бенсон котел Очищення димових газів Забруднювач у димових газах Парова турбіна Версії Генератор Електростанції Генератори Конденсатор Охолодна вежа Природна тяга, мокра градирня До 2.1.7 Заповніть розпізнані компоненти на аркуші 5.1 Контурний ескіз. 39
Робочий аркуш 5.1 Схематичний ескіз компонентів станції 5 електростанції 1 3 6 8 9 10 7 11 15 2 14 4 5 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 40
Рішення для станції 5 Компоненти електростанції для робочого аркуша 5.1 Принциповий ескіз 1 - Котел/Камера згоряння 2 - Піч/пальник 3 - Відведення диму та відпрацьованих газів 4 - Насоси живильної води 5 - Подача води 6 - Перегріта пара 7 - Турбіна високого тиску 8 - Турбіна низького тиску 9 - Генератор 10 - Енергетична машина 11 - Конденсатор 12 - Насос охолоджуючої води 13 - охолоджуюча вода 14 - підігрівач 15 - лінія електромережі 41
Розклад роботи Розвідки електростанції є популярними, і, звичайно, вони повинні легко вписуватися в хід уроку. Тому зверніться до енергопостачальної компанії, електростанцію якої ви хочете вчасно відвідати, щоб домовитись про зустріч. 44