• В номинации: возможности энергоснабжения от возобновляемых источников энергии
  • Выполнил: Веретенников Александр, 10 класс Руководитель: Ш евченко Николай Николаевич - учитель физики
  • Опыт по получению гремучей смеси.
  • 2.Схема опыта по получению гремучей смеси.
  • 3. Устройство и принцип действия «водогорелки».
  • 4. Демонстрация работы «водогорелки».
  • 5. Техника безопасности.
  • 12. Целесообразность применения.

  • Скачать 182.74 Kb.


    Дата02.02.2019
    Размер182.74 Kb.
    ТипЛитература

    Скачать 182.74 Kb.

    Белгородская область Алексеевский район моуафанасьевская сош



    Белгородская область

    Алексеевский район

    МОУАфанасьевская СОШ

    Энергетический генератор

    В номинации: возможности энергоснабжения от возобновляемых источников энергии



    Выполнил: ВеретенниковАлександр,

    10 класс

    Руководитель: Шевченко Николай

    Николаевич - учитель физики

    2009г.

    1

    Оглавление.



    1. Цель ...1

    2. Задачи I

    II.

    Введение 2

    III.
    Энергетический генератор 3


    1. Опыт по получению гремучей смеси .....3

    2. Схема опыта по получению гремучей смеси 3

    3. Устройство «водогорелки» 4

    4. Демонстрация работы «водогорелки» 5

    5. Техника безопасности 5

    6. Схема электролиза , 6

    7. Рабочие чертежи 7

    8. Модернизация прибора 7

    9. Модель генератора 8




    1. Расчет КПД устройства 9

    2. Экологический анализ 10

    3. Литература 11

    4. Информация об участнике 12

    2

    Цель: получение альтернативного вида

    топлива, способного заменить нефтепродукты.

    Задачи: 1. Изготовить электролизатор для

    получения гремучей смеси.

    1. Модернизировать электролизатор с целью более широкого его применения

    2. Рассчитать КПД механизма.

    4. Показать целесообразность
    применения водорода в
    качестве топлива.

    3

    II. Введение



    1.Постановка проблемы

    Вы представляете себе, что вся история человеческой цивилизации связана с освоением различных видов топлива и энергии? И в эпоху НТР энергетика оказывает огромное влияние па развитие и размещение производства. В этом смысле (смысле) иногда говорят даже, что она «управляет» миром». Развиваясь, человечество начинало использовать все новые и новые виды ресурсов (атомную и геотермальную энергию, солнечную, гидроэнергию приливов и отливов и другие нетрадиционные источники). Сейчас наибольшее значение в топливной промышленности принадлежит трем отраслям: нефтяной, газовой и угольной, из которых особо выделяемся нефтяная отрасль. Но спрос на нефтяные продукты намного опережает предложение. Кроме того, в обозримом будущем нефть заменить нечем Учеными подсчитано: мировой спрос на нефть будет расти на 1.5 процента в год, а предложение существенно не возрастет. Разведанных запасов нефти во всем мире осталось не более чем па 30 лет её планомерного расходовании. Поэтому в настоящее время наиболее остро встает вопрос о поисках новою альтернативного топлива, способного (заменить) возместить нехватку нефтепродуктов. Тратятся огромные средства на поиски и разработки этого энергоёмкого топлива, но пока учёные не дали однозначного ответа чем можно заменить потребительский спрос па нефть. Трудно найти и энергетический продукт с большим потенциалом энергии, но в то же время практичный и удобный для транспортировки и, конечно, не наносящий большого урона экологии нашей планеты (что является одной из приоритетных сторон).



    2.Предложение.

    Я предлагаю один из способов решения назревшей энергетической проблемы - использование нового довольно перспективного источника энергии, способного давать огромный выход энергии. Его действие основано па преобразовании электрической энергии малой мощности в Тепловую энергию, пригодную для использования в хозяйственных нуждах человека.

    4

    III.Энергетический генератор.



    1. Опыт по получению гремучей смеси.

    Перед презентацией нашего проекта следует проанализировать, следующий опыт, объясняющий принцип и действия нашего изобретения. Для этого потребуется: V- образный сосуд, заполненный подкисленной водой, сосуд с мыльной водой, платиновые пластины, соединенные I. контактами, источник энергии (аккумулятор). Соединим контакты с источником тока.

    На платиновых пластинках С выделяются газы, которые подымаются в виде пузырьков и накапливаются в верхней части обеих половин У- образною сосуда, заполненного подкисленной водой. Исследуя эти газы, можно убедиться, что на пластине, соединенной с положительным полюсом элемента, выделяется кислород, а на пластине, соединенной с отрицательным полюсом, водород. Выпуская через краны оба газа в резиновую трубку и погружая ее конец в мыльную воду, можно наполнить смесью этих газов, так называемым гремучим газом, мыльные пузыри. При поднесении спички пузыри взрываются. Мы видим, что при прохождении электрического тока через подкисленную воду происходит разделение ее на составные части. То же самое происходит и со многими иными растворами.



    2.Схема опыта по получению гремучей смеси.

    4

    3. Устройство и принцип действия «водогорелки».

    А теперь рассмотрим устройство и принцип действия, предложенного мною устройства, именуемого «Водогорелка».

    Между двумя платами, соединенными четырьмя шпильками, размещена батарея стальных пластин - электродов, разделенных резиновыми кольцами Внутренняя полость батареи наполовину заполнена водным раствором КОН. Приложенное к пластинам постоянное напряжение вызывает электролиз воды и выделение газообразного водорода и кислорода. Эта смесь отводится через надетую на штуцер трубку в промежуточную емкость, а из неё в водяной затвор. Газ, прошедший через помещенную там смесь воды с ацетоном в соотношении 1/1, имеет необходимый для горения состав и. отведенный другой трубкой в форсунку - иглу от медицинского шприца, сгорает у её выходного отверстия с температурой около 1800 °С. Для плат электролизера я использовал толстое оргстекло. Этот материал легко обрабатывается, химически стоек к действию электролита и позволяв визуально контролировать его уровень, чтобы при необходимости добавлять через наливное отверстие дистиллированную воду.

    Пластины можно изготовить из листового металла (нержавеющая сталь, никель, декапированное или трансформаторное железо) толщиной 0.6 - 0.8 мм. Для удобства сборки в пластинах выдавлены круглые углубления под резиновые кольца уплотнителя, глубина их при толщине кольца 5-6 мм должна быть 2-3 мм.

    Кольца, предназначенные для герметизации внутренней полости электрической изоляции пластин, врезаются из листовой маслобензостойкой или кислотоупорной резины. Сделать это вручную несложно, и все же идеальный для этого инструмент - «кругорез-универсал». Четыре стальные шпильки М8, соединяющие детали. изолированы кембриком 0, 10 мм и пропущены в соответствующие отверстия 0, 11 мм.

    Количество пластин в батарее - 9. Оно определяется параметрами блока электропитания: его мощностью и максимальным напряжением т расчс1а 28 па пластинку. Потребляемый ток зависит от количества задействованных пластин (чем меньше, тем ток больше) и от концентрации раствора щелочи, В более концентрированном растворе меньше, но лучше применять 4-8 процентный раствор - при электролизе он так не пенится. Контактные клеммы припаиваются к первой и трем последним пластинам. Стандартное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов НА- 2. подключенное па 7 пластин, при напряжении 17 В и токе около 5 А обеспечивает необходимую производительность горючей смеси для форсунки -иглы с внутренним диаметром 0,6 мм. Оптимальное соотношение диаметра иглы форсунки и производительности электролизера устанавливается опытным путем, так, чтобы зона воспламенения смеси располагалась вне иглы. Если производительность мала, или диаметр


    отверстия слишком велик, горение начинается в самой игле, которая
    быстро разогреется и оплавится.

    Надежным заслоном от распространения пламени по подводящей трубке внутрь электролизера является простейший водяной затвор, который сделан из порожнего баллончика для заправки газовой газовых зажигалок. Достоинство его то же, что и у материала плат: легкость механической обработки, химическая стойкость и полупрозрачность, позволяющая контролировать уровень жидкости в водяном затворе. Штуцеры емкости сделаны из медных трубок диаметром 4 и 6 мм устанавливаются в верхней стенке баллончика. Через них же осуществляется заливка состава и сливка конденсата. Отличная воронка для этого получится из еще одного пустого баллончика, разрезанного пополам и с установленной на месте клапана тонкой трубкой.





    Соединяем корочкой полихлорвиниловой трубкой диаметром 5 мм электролизер с водяным затвором, а его выходной штуцер более длинной трубкой с форсункой-иглой. Включаем выпрямитель, подрегулируем напряжением или количеством подключаемых пластинок номинальный ток поджигаем выходящий из форсунки газ.

    Если нужна большая производительность - увеличим количество пластинок и применить более мощный блок питания с простейшим выпрямителем. Температура пламени также поддаемся некоторой корректировке составом водяного затвора. Когда в нем только вода, в смеси содержится много кислорода, что в некоторых случаях нежелательно. Налив в водный раствор метиловый спирт, смесь можно обогатить, и поднять температуру до 2600 С. Для снижения температуры пламени применяю! ацетон, который добавляют в воду водяного затвора в соотношении 1:1.При этом содержимое водяного затвора надо пополнять.



    4. Демонстрация работы «водогорелки».

    Продемонстрировать работу прибора па действующей модели. (Модель изготовлена нами на кружке «Техническое творчество».)



    5. Техника безопасности.

    1 .Подбор диаметра иглы осуществляется под руководством руководителя.

    2. 'Заправка электролизера и водяного затвора осуществляется руководителем

    в строгом соответствии с описанием устройства и принципа действия

    прибора.

    3. Не допускается работа по изготовлению и эксплуатации прибора без

    присутствия руководителя.


    8

    6. Модернизация прибора.

    Предложенный мною механизм имеет широкие просторы применения, как в науке, так и в быту. Я поясню свою идею.

    Данное устройство можно использовать в качестве мини-обогревателя или высокотемпературной горелки. Цель демонстрации действия этого прибора состоит в следующем: нам удалось убедиться, что реакция электролиза идет и ее результатом является горючая смесь водорода и кислорода (гремучий газ).

    Конечно же, вы можете сказать, что это никак не решает энергетическую проблему. Но давайте сделаем небольшую модернизацию горелки. А именно, поставим в генераторе герметичную, стенку с небольшим отверстием у самого основания. Перегородка должна быть поставлена так, что количество пластин в каждой половине одинаково. Выведем еще одну газоотводящую трубку. Вследествие этого мы не получим гремучей смеси, газы (водород и кислород) пойдут по разным трубкам. То есть этим мы добиваемся разделения газов. Чистый кислород можно сразу выводить в атмосферу, а для собирания водорода использовать толстостенный баллон. Мы получили чистый водород, удобный для длительного хранения, транспортировки с последующим его использованием. В качестве источника тока можно использовать двенадцативольтовый аккумулятор.



    Предложенную установку можно использовать в автомобилестроении, т. е. для создания так называемых водородных двигателей.



    9

    10. Расчет КПД устройства.

    На основе практических исследований попытаемся найти коэффициент полезного действия предложенного мною устройства.

    Для начала найдем количество энергии, переданной электрическим током:

    Q3=UIt, где U=12B

    I=5А

    t=60 сек

    Q3=3600Дж

    Затем найдем массу водорода, получившегося при электролизе воды:



    m=klt, где к=0,0104*10~6 кг\Кл

    1=5А

    Т=60 сек

    m=4,212*10 -6кг

    Рассчитаем количество энергии получившегося водорода:



    Qп=m*q, где q=12*10 Дж/кг

    Qп=505 Дж

    Итак, КПД нашего прибора равен:



    KПД=Qп\Q33*100%

    КПД=10,4%

    10

    11. Экологический анализ.

    В каждом выпуске новостей несколько раз день мы с большим интересом смотрим прогноз погоды. Погода и экология интересны всем, начиная с простого рабочего и заканчивая учеными академиками и высшими членами правительства. Нo к большому сожалению, все чаще и чаще мы, включая телевизор, читая газеты, воспринимаем сообщения об ураганах, смерчах, разрушительных землетрясениях и наводнениях. Почему так резко участились природные катаклизмы? Чем мы разгневали природу?

    Ученые дают на этот вопрос множество ответов, но основополагающим является теория глобального потепления. Ежедневно промышленные заводы, фабрики, а главное - автомобильный транспорт (более 80%) выбрасывают в нашу атмосферу миллионы тонн оксида углерода (СО2), который и является главным виновником потепления на нашей планете. Углекислый газ накапливаясь, поднимается в верхние слои атмосферы. Солнечные лучи, доходящие до нашей планеты, отражаются от ее поверхности, но скопления оксида углерода препятствуют их дальнейшему рассеиванию в космическом пространстве. Происходит накопление энергии, так называемый парниковый эффект, что и вызывает общее повышение температуры на Земле. Эта глобальная проблема достигла таких масштабов, что уже сейчас мы ощущаем их последствия. Ученые установили, что последние несколько лет являются самыми теплыми за cтодвадцатилетнююю историю наблюдения за погодой.

    Эту проблему нельзя больше игнорировать: под угрозой будущее всего человечества. Необходимо в короткие сроки сократить в несколько раз выбросы СО2. На всех предприятиях должны быть установлены фильтрующие устройства. Нo сложнее дело обстоит с главным источником загрязнения биосферы – автомобилями. Устройство их двигателей нуждается в кардинальной модернизации. И здесь, как нигде, уместно обсудить использование двигателя, основанного на электролизe воды и горении водорода.



    12. Целесообразность применения.

    Какие преимущества дает такой двигатель?

    Во-первых, это использование дешевого топлива (воды), и самое главное, что в процессе работы такого двигателя в атмосферу будут поступать, вместо СО2, абсолютно не загрязняющие ее капли воды (О2 + Н2 =2Н2О+Q)

    КПД такого двигателя ничуть не уступает КПД теплового двигателя, работающего на нефтепродуктах.

    Человечеству просто необходимы водородные генераторы, способные стать, одними из главных источников энергии.

    11

    12.Информация об участнике:


    Ф.И.О.

    Веретенников Александр Сергеевич




    Наименование проекта ___ Наименование образовательного учреждения (по уставу)

    Дата рождения

    Наставник-учитель (Ф.И.О., должность, место работы, ученая степень, звание, педстаж, отраслевые

    награды)


    Домашний адрес участника с индексом

    Энергетический генератор МОУ Афанасьевская COШ


    0.03.1993 г.

    Шевченко Николай Николаевич

    учитель физики,

    Место работы - Афанасьевская

    средняя школа,

    педстаж - 20 лет.


    Белгородская область, Алексеевский район, село Афанасьевка,

    индекс: 309834



    13.Литсратура

    I .Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики, Москва: «Наука» 1975 г.

    2.Мякишев Г.Я., Буховцев В.Б., Физика 10 класс, Москва: «Просвещение 1990г. 60-62с

    3.Моделист конструктор-10., Москва.:1985г. 28-29с.

    4.Винокурова Н.Ф., Камерилова Г.С, Николина В.В., Сиротин В.П., Смирнова В.М., Природопользование 10-11 Москва.: «Просвещение» 1994г. 114-122с.

    5.Максаковскии В.П., География 10 класс, Москва.: «Просвещение» 2003г. 42-43с.



    6.География в школе-1., Кабаджа Б.Л., Чехов.: «Школа-Пресс 1» 2002г. 16с.

    1. География в школе-2., Савельева И.Л.. Чехов.: «Школа-Пресс 1» 2004г 10-]6с.

    2. География в школе-5., Максаковский В.П., Чехов.: «Школа-пpecc 1» 2006 5-7с.

    Коьрта
    Контакты

        Главная страница


    Белгородская область Алексеевский район моуафанасьевская сош

    Скачать 182.74 Kb.