Школьный проект по теме паровая турбина. Презентация на тему "паровая турбина". История развития паровых турбин

Слайд 1

Робототехника в нашей жизни
Выполнил: Сарванов А.А. Руководитель: Ромаданов К.Н.

Слайд 2

3 поколения роботов: Программные. Жестко заданная программа (циклограмма). Адаптивные. Возможность автоматически перепрограммироваться (адаптироваться) в зависимости от обстановки. Изначально задаются лишь основы программы действий. Интеллектуальные. Задание вводится в общей форме, а сам робот обладает возможностью принимать решения или планировать свои действия в распознаваемой им неопределенной или сложной обстановке.
Робот – это машина с антропоморфным (человекоподобным) поведением, которая частично или полностью выполняет функции человека (иногда животного) при взаимодействии с окружающим миром.

Слайд 3

Архитектура интеллектуальных роботов
Исполнительные органы Датчики Система управления Модель мира Система распознавания Система планирования действий Система выполнения действий Система управления целями

Слайд 4

Домашние роботы
Ориентация и перемещение в ограниченном пространстве с меняющейся обстановкой (предметы в доме могут менять свое местоположение), открывание и закрывание дверей при перемещении по дому. Манипулирование объектами сложной и иногда заранее неизвестной формы, например посудой на кухне или вещами в комнатах. Активное взаимодействие с человеком на естественном языке и принятие команд в общей форме
Задачи домашних интеллектуальных роботов:
Mahru и Ahra (Корея, KIST)

Слайд 5

Домашние роботы – PR2 (Willow Garage)
PR2 умеет втыкать вилку в розетку
Учёные из Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) впервые обучили робота взаимодействию с деформирующимися объектами. Как ни странно, но только сейчас удалось научить машину работать с мягкими и, главное, легко и непредсказуемо меняющими форму предметами.

Слайд 6

Военные роботы
Планы DARPA по перевооружению армии: К 2015 году одна треть транспортных средств будет беспилотной За 6 лет с 2006 г. планируется потратить $14.78 млрд К 2025 году планируется переход к полноценной робототехнической армии

Слайд 7

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА)
32 страны мира производят около 250 типов беспилотных самолетов и вертолетов
RQ-7 Shadow
RQ-4 Global Hawk
X47B UCAS
A160T Hummingbird
Беспилотники ВВС и армии США: 2000 г. – 50 единиц 2010 г. – 6800 единиц (136 раз)
RQ-11 Raven
В 2010 г. командование ВВС США впервые в своей истории намерено приобрести больше беспилотных аппаратов, нежели пилотируемых самолетов. К 2035 все вертолеты станут беспилотными.
Рынок беспилотников: 2010 г. – 4.4 млрд. $ 2020 г. – 8.7 млрд. $ Доля США – 72% всего рынка

Слайд 8

Наземные боевые роботы
Транспортный робот BigDog (Boston Dinamics)
Боевой робот MAARS
Робот-сапер PackBot 1700 единиц на вооружении
Робот-танк BlackKnight
Выполняемые задачи: разминирование разведка прокладка линий связи транспортировка военных грузов охрана территории

Слайд 9

Морские роботы
Подводный робот REMUS 100 (Hydroid) создано 200 экз.
Выполняемые задачи: Обнаружение и уничтожение подлодок Патрулирование акватории Борьба с морскими пиратами Обнаружение и уничтожение мин Картография морского дна
К 2020 г. в мире будет выпущено 1142 аппарата на общую сумму 2,3 млрд. долл., из которой 1,1 млрд. потратят военные. Произведено будет 394 крупных, 285 средних и 463 миниатюрных подводных устройства. В случае оптимистичного развития событий объем продаж достигнет 3,8 млрд. долл., а в “штучном” выражении - 1870 роботов.
катер ВМС США Protector

Слайд 10

Промышленные роботы
К 2010 г. в мире разработано более 270 моделей промышленных роботов, выпущено 1 млн. роботов В США внедрено 178 тысяч роботов В 2005 году в Японии работало 370 тысяч роботов - 40 процентов от общего количества во всем мире. На каждую тысячу заводских сотрудников-людей приходилось 32 робота К 2025 году из-за старения населения Японии 3,5 миллиона рабочих мест будет приходиться на роботов Современное высокоточное производство невозможно без использования роботов Россия в 90-е годы потеряла свой парк промышленных роботов. Массовое производство роботов отсутствует.

Слайд 11

Космические роботы
Robonaut -2 отправился на МКС в сентябре 2010 г. (разработчик General Motors) и станет постоянным членом экипажа.
EUROBOT на стенде
Робот DEXTRE работает на МКС с 2008 года.

Слайд 12

Роботы-охранники
Патрулирование улиц Охрана помещений и зданий Воздушное наблюдение (БПЛА)
SGR-1 (охрана корейской границы)
Робот-охранник Reborg-Q (Япония)

Слайд 13

Нанороботы
«Наноро́боты», или «нанобо́ты» - роботы, размером сопоставимые с молекулой (менее 10 нм), обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ.

Слайд 14

Роботы для медицины
Обслуживание больниц Наблюдение за больными
Развозчик лекарств MRK-03 (Япония)

Слайд 15

Роботы для медицины- xирургические роботы
Робот-хирург Da Vinci Разработчик - INTUITIVE SURGICAL INC (USA) 2006 год – 140 клиник 2010 год – 860 клиник В России – 5 установок
Оператор работает в нестерильной зоне у управляющей консоли. Инструментальные манипуляторы активизируются только в том случае, если голова оператора правильно позиционируется роботом. Используется 3D изображение операци-онного поля. Движения рук оператора аккуратно переносятся в очень точные движения операционных инструментов. Семь степеней свободы движения инструментов предоставляют оператору невиданные до сих пор возможности.

Слайд 16

Роботы для медицины - протезы
Бионический протез руки i-Limb (Touch Bionics) удерживает до 90 килограммов нагрузки Серийно производится с 2008 г., 1200 пациентов по всему миру.
Протез управляется миоэлектрическими токами в конечности, а для человека это выглядит почти как управление настоящей рукой. Вместе с "пульсирующим захватом" это позволяет инвалиду производить более точные манипуляции, вплоть до завязывания шнурков или застёгивания пояса.

Слайд 17

Экзоскелеты (Япония)
HAL-5 , 23 кг, 1.6м 2.5 часа работы Усиливает силу от 2 до 10 раз Серийный выпуск с 2009 г.
Адаптивная система управления, получая биоэлектрические сигналы, снимаемые с поверхности тела человека, вычисляет, какое именно движение и с какой мощностью собирается произвести человек. На основе этих данных рассчитывается уровень необходимой дополнительной мощности движения, которая будет сгенерирована сервоприводами экзоскелета. Быстродействие и реакция системы таковы, что мышцы человека и автоматизированные части экзоскелета двигаются совершенно в унисон.
The Robot Suit Hybrid Assistive Limb (HAL) компания Cyberdyne

Слайд 18

Экзоскелеты (Япония)
Honda Walking assist – выпуск с 2009 г. вес – 6,5 килограмма (включая обувь и литиево-ионный аккумулятор), время работы на одной зарядке – 2 часа. Применение – для пожилых людей, облегчение труда рабочих на конвейере.
Экзоскелет для фермера (Токийский университет сельского хозяйства и технологий)

  • Учитель: Кривенцов Леонид Александрович,
  • высшая квалификационная категория
  • Тема урока:
  • Асино - 2014
  • Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение –
  • средняя общеобразовательная школа №4 город Асино Томской области
Робототехника - это
  • (от робот и техника; англ. robotics) прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем.
  • Робототехника опирается на такие дисциплины, как электроника, механика, информатика, радиотехника и электротехника.
Виды робототехники
  • Строительная
  • Промышленная
  • Бытовая
  • Авиационная
  • Экстремальная
  • Военная
  • Космическая
  • Подводная
Немного из истории
  • В основу слова «робототехника» легло слово «робот», придуманное в 1920 г. чешским писателем Карелом Чапеком для своей научно-фантастической пьесы «Р. У. Р.» («Россумские универсальные роботы»), впервые поставленной в 1921 г. в Праге и пользовавшейся успехом у зрителей.
  • В ней хозяин завода налаживает выпуск множества андроидов, которые сначала работают без отдыха, но потом восстают и губят своих создателей.
Премьерный показ пьесы Робот это -
  • (чеш. robot, от robota - подневольный труд или rob - раб) - автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма.
  • Действуя по заранее заложенной программе и получая информацию о внешнем мире от датчиков (аналогов органов чувств живых организмов), робот самостоятельно осуществляет производственные и иные операции, обычно выполняемые человеком (либо животными).
  • При этом робот может как и иметь связь с оператором (получать от него команды), так и действовать автономно.
Андроид
  • Андро́ид (от греч. корня ἀνδρ- слова ἀνήρ - «человек, мужчина» и суффикса -oid - от греч. слова εἶδος - «подобие») - человекоподобный.
  • В современном значении обычно подразумевается человекоподобный робот.
Классы роботов:
  • Манипуляционные
  • Автоматическая машина, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и устройства программного управления, которая служит для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций.
  • Стационарные
  • Передвижные
  • Такие роботы производятся в напольном, подвесном и портальном исполнениях. Получили наибольшее распространение в машиностроительных и приборостроительных отраслях.
  • Манипулятор - это механизм для управления пространственным положением орудий и объектов труда.
  • Манипуляционные роботы
  • поступательное движение
  • угловое перемещение
  • Виды движения
  • Сочетание и взаимное расположение звеньев определяет степень подвижности, а также область действия манипуляционной системы робота.
  • Для обеспечения движения в звеньях могут использоваться электрические, гидравлический или пневматический приводы.
  • Манипуляционные роботы
  • Частью манипуляторов (хотя и необязательной) являются захватные устройства. Наиболее универсальные захватные устройства аналогичны руке человека - захват осуществляется с помощью механических «пальцев».
  • Для захвата плоских предметов используются захватные устройства с пневматической присоской.
  • Для захвата множества однотипных деталей (что обычно и происходит при применении роботов в промышленности) применяют специализированные конструкции.
  • Вместо захватных устройств манипулятор может быть оснащен рабочим инструментом. Это может быть пульверизатор, сварочная головка, отвёртка и т. д.
Классы роботов:
  • Мобильные
  • Автоматическая машина, в которой имеется движущееся шасси с автоматически управляемыми приводами.
  • Колесные
  • Шагающие
  • Гусеничные
Классы роботов:
  • Мобильные
  • Ползающие
  • Плавающие
  • Летающие
Плавающий робот
  • Вставить Видеофрагмент
  • https://www.youtube.com/watch?time_continue=9&v=PC2hsu0jTbo
Современные роботы
  • ASIMO
  • Асимо
  • NAO (Нао)
ASIMO (Асимо), компания HONDA
  • Вставить Видеофрагмент
  • https://www.youtube.com/watch?v=Bmglbk_Op64
  • NAO (Нао)
  • Вставить Видеофрагмент
  • https://www.youtube.com/watch?v=1W4LoQow_3o
Современные роботы Компоненты роботов
  • Приводы - это «мышцы» роботов. В настоящее время самыми популярными двигателями в приводах являются электрические, но применяются и другие, использующие химические вещества или сжатый воздух.
Приводы Законы робототехники
  • Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинён вред.
  • Робот должен повиноваться всем приказам, которые даёт человек, кроме тех случаев, когда эти приказы противоречат Первому Закону.
  • Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в которой это не противоречит Первому и Второму Законам.
  • Айзек Азимов, 1965
Законы робототехники
  • В 1986 году в романе Роботы и Империя (англ. Robots and Empire) Азимов предложил Нулевой Закон:
  • 0. Робот не может причинить вред человечеству или своим бездействием допустить, чтобы человечеству был причинён вред.
  • 0. Робот не может причинить вреда человеку, если только он не докажет, что в конечном счёте это будет полезно для всего человечества.
Список используемых источников:
  • Материал взят из учебника - Е.И. Юревич, Основы робототехники.
  • http://www.prorobot.ru/slovarik/robotics-zakon.php
  • Фон презентации - http://sch1498.mskobr.ru/images/Kartinki/2.jpg
  • Фото Карла Чапека - http://static.ozone.ru/multimedia/books_covers/1007573981.jpg
  • Фото показа пьесы - http://1.bp.blogspot.com/-o_TRaM0uze8/U_xYIx3d-FI/AAAAAAAAAfA/4QxDeeX9ICc/s1600/chapek-rur-4ital.ru.jpg
  • Фото NAO, колесного и гусеничного роботов – авторские
  • Манипуляционные роботы - http://training-site.narod.ru/images/robot6.jpg, http://toolmonger.com/wp-content/uploads/2007/10/450_1002031%20kopia.jpg
  • Плавающие роботы - https://images.cdn.stuff.tv/sites/stuff.tv/files/news/robot-water-snake_0.jpg
  • Шагающий робот - http://weas-robotics.ru/wp-content/uploads/2013/09/mantis.jpg
  • Робот-повар - http://bigpicture.ru/wp-content/uploads/2009/08/r12_1931.jpg
  • Робот-скрипач - https://imzunnu.files.wordpress.com/2010/04/toyotaviolinplayingrobot.jpg
  • Фото Айзека Азимова - https://ds04.infourok.ru/uploads/ex/0d01/000256f0-8256e822/3/hello_html_382bf8c1.jpg
  • Приводы роботов - https://gizmod.ru/uploads/posts/2000/14172/image.jpg, http://www.servodroid.ru/_nw/0/62696.jpg
  • Робот-лесоруб - http://www.strangedangers.com/images/content/136345.jpg
  • Фото Aibo - http://img0.liveinternet.ru/images/attach/c/9/105/393/105393992_large_5361707_h_sAibo_img_0807.jpg
  • Фото Asimo - https://everipedia-storage.s3.amazonaws.com/NewlinkFiles/1149050/4690442.jpg

Слайд 2

Парова́я турби́на (фр. turbine от лат. turbo вихрь, вращение) - это тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого потенциальная энергия сжатого и нагретого водяного пара преобразуется в кинетическую, которая в свою очередь совершает механическую работу на валу.

Слайд 3

Турбина состоит из трех цилиндров (ЦВД, ЦСД и ЦНД), нижние половины корпусов которых обозначены соответственно 39, 24 и18. Каждый из цилиндров состоит из статора, главным элементом которого являются неподвижный корпус, и вращающегося ротора. Отдельные роторы цилиндров (ротор ЦВД 47, ротор ЦСД 5 и ротор ЦНД 11) жестко соединяются муфтами 31 и 21. К полумуфте 12 присоединяется полумуфта ротора электрогенератора, а к нему - ротор возбудителя. Цепочка из собранных отдельных роторов цилиндров, генератора и возбудителя называется валопроводом. Его длина при большом числе цилиндров (а самое большое их число в современных турбинах - 5) может достигать 80 м. Устройство двигателя

Слайд 4

Принцип работы

Паровые турбины работают следующим образом: пар, образующийся в паровом котле, под высоким давлением, поступает на лопатки турбины. Турбина совершает обороты и вырабатывает механическую энергию, используемую генератором. Генератор производит электричество. Электрическая мощность паровых турбин зависит от перепада давления пара на входе и выходе установки. Мощность паровых турбин единичной установки достигает 1000 МВт. В зависимости от характера теплового процесса паровые турбины подразделяются на три группы: конденсационные, теплофикационные и турбины специального назначения. По типу ступеней турбин они классифицируются как активные и реактивные.

Слайд 5

Слайд 6

Паровые турбины - преимущества

работа паровых турбин возможна на различных видах топлива: газообразное, жидкое, твердое высокая единичная мощность свободный выбор теплоносителя широкий диапазон мощностей внушительный ресурс паровых турбин

Слайд 7

Паровые турбины - недостатки

высокая инерционность паровых установок (долгое время пуска и останова) дороговизна паровых турбин низкий объем производимого электричества, в соотношении с объемом тепловой энергии дорогостоящий ремонт паровых турбин снижение экологических показателей, в случае использования тяжелых мазутов и твердого топлива

Слайд 8

Применение:

Реактивная паровая турбина Парсонса некоторое время применялась в основном на военных кораблях, но постепенно уступила место более компактным комбинированным активно-реактивным паровым турбинам, у которых реактивная часть высокого давления заменена одновенчатым или двухвенчатым активным диском. В результате уменьшились потери на утечки пара через зазоры в лопаточном аппарате, турбина стала проще и экономичнее. В зависимости от характера теплового процесса паровые турбины обычно подразделяют на 3 основные группы: конденсационные, теплофикационные и специального назначения.

Слайд 9

Основные преимущества ПТМ:

Широкий диапазон мощностей; Повышенный (в 1,2- 1,3 раза) внутренний КПД (~75%); Значительно уменьшенная длина установки (до 3 раз); Малые капитальные затраты на монтаж и ввод в эксплуатацию; Отсутствие системы маслоснабжения, что обеспечивает пожаробезопасность и допускает эксплуатацию в помещении котельной; Отсутствие редуктора между турбиной и приводимым механизмом, что повышает надежность работы и снижает уровень шума; Плавное регулирование скорости вращения вала от холостого хода до нагрузки турбоустановки; Малый уровень шума (до 70 дБА); Малая удельная масса (до 6 кг/кВт установленной мощности) Высокий ресурс. Время работы турбины до вывода из эксплуатации не менее 40 лет. При сезонном использовании турбоустановки срок окупаемости не превышает 3 лет.

  • Познакомить учащихся
  • с устройством и принципом
  • действия паровой турбины.
  • Ввести понятие КПД теплового
  • двигателя.
  • Обозначить проблемы
  • охраны окружающей среды.
  • Цели:
  • это тепловой двигатель непрерывного действия, в котором потенциальная энергия сжатого и нагретого водяного пара преобразуется в кинетическую, которая в свою очередь совершает механическую работу на валу.
Turbo (лат.) – вихрь середина 19 века
  • Турбины
  • Паровые
  • Газовые
Схема устройства паровой турбины
  • 1 – сопло
  • 2 – лопатки
  • 3 – пар
  • 4 – диск
  • 5 – вал
ПРИМЕНЕНИЕ:
  • Применяется в качестве привода электрического генератора на тепловых, атомных и гидро электростанциях, в качестве двигателей на морском, наземном и воздушном транспорте, как составная часть гидродинамической передачи.
  • Устройство, подобное турбине, но имеющее привод вращения лопаток от вала - компрессор или насос.
  • Самая мощная в мире электростанция находится в Южной Америке, на реке Парана. Её 18 турбин вырабатывают 12 600 миллионов ватт/час электроэнергии.
  • недостатки работы
  • паровой турбины
  • скорость вращения не может меняться в широких пределах
  • долгое время пуска и остановки
  • дороговизна паровых турбин
  • низкий объем производимого электричества, в соотношении с объемом тепловой энергии.
  • преимущества
  • работы
  • паровой турбины
  • вращение происходит в одном направлении;
  • отсутствуют толчки, как при работе поршня
  • работа паровых турбин возможна на различных видах топлива: газообразное, жидкое, твердое
  • высокая единичная мощность
  • Рабочее тело
  • Нагреватель
  • Холодильник
  • А п = Q1- Q2
Формула КПД
  • Ап – Полезная работа;
  • Q1 – Кол-во теплоты,
  • полученное от нагревателя;
  • Q2 – Кол-во теплоты
  • отданное холодильнику.
Коэффициент полезного действия (КПД)
  • Не может быть больше 1 (или 100%)
  • КПД паровой машины ≈ 8–12%
  • Паровой или газовой турбины > 30%
  • ДВС ≈ 20-40%
  • Пути повышения КПД
  • паровой турбины
  • 1) создание более совершенной теплоизоляции котла;
  • 2) повышение температуры в котле, а также увеличение давления пара
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
    • Повышение средней температуры атмосферы
    • Изменение климата
    • Образование «парникового эффекта»
    • Исчезновение отдельных видов животных, птиц, растений
    • Выпадение кислотных дождей
Альтернативные источники энергии
  • Тепловые двигатели:
  • 25,5 млрд т оксидов углерода
  • 190 млн т оксидов серы
  • 65 млн т оксидов азота
  • 1,4 млн т хлорфторуглерода
  • Свинец, кадмий, медь, никель и др.
  • Солнечная энергия
  • Электроэнергия
  • Энергия магнитного поля
  • Энергия ветра
Разработки Густафа де Лаваля
  • В 1883 году шведу Густафу де Лавалю удалось преодолеть многие затруднения и создать первую работающую паровую турбину. За несколько лет до этого Лаваль получил патент на сепаратор для молока. Для того, чтобы приводить его в действие, нужен был очень скоростной привод. Ни один из существовавших тогда двигателей не удовлетворял поставленной задаче. Лаваль убедился, что только паровая турбина может дать ему необходимую скорость вращения. Он стал работать над ее конструкцией и в конце концов добился желаемого.
Из истории
  • Турбина Лаваля представляла собой легкое колесо, на лопатки которого через несколько поставленных под острым углом сопел наводился пар.
  • В 1889 году Лаваль значительно усовершенствовал свое изобретение, дополнив сопла коническими расширителями. Это значительно повысило КПД турбины и превратило ее в универсальный двигатель.
Разработки Чарлза Парсонса
  • В 1884 году английский инженер Чарлз Парсонс получил патент на многоступенчатую реактивную турбину, которую он изобрел специально для приведения в действие электрогенератора.
  • В 1885 году он сконструировал многоступенчатую реактивную турбину, получившую в дальнейшем широкое применение на тепловых электростанциях.
Домашнее задание:

 

Возможно, будет полезно почитать: