Энергетика глазами второкласника

Визитной карточкой нашего поселка являются три высокие трубы, которые обращают на себя внимание еще задолго до въезда в поселок. Когда я был совсем маленьким, я завороженными глазами смотрел на них. Днем они манили к себе своей величавостью, а поздно вечером и ночью - яркими огнями. Потом я узнал, что это мамина и папина работа. Как я завидовал им! Высоко работают, все видят - и гордился этим!

Как оказалось, я все представлял неверно. Только потом узнал, что живу в поселке энергетиков, что мои родители энергетики и место их работы электростанция, которая "делает" электричество.

Настало время и моей "работы" - я пошел в первый класс. В школе мне было все интересно. Особенно я любил читать и решать "задачи для развития ума". И вот однажды меня заинтересовала "Книга для чтения по физике". Читал ее с большим удовольствием, решал задачи, которые были здесь же. И снова встретился со словом "электричество". Мне очень захотелось узнать, что же такое электричество? Своими вопросами я донимал родителей. Ведь мои родители работают на электростанции.

Но, как оказалось, изучение <<электричества>> - это очень большая и сложная наука, которая требует немалых знаний в математике, химии, физике и других науках. Но любая самая длинная и сложная дорога начинается с первых шагов. Эти шаги мне помогут сделать мои родители и моя учительница, Рыженок Валентина Алексеевна.

Без дополнительных знаний никак не обойтись. И вот мы в библиотеке. Нам помогли подобрать литературу по интересующему меня вопросу соответственно возрасту. Тема эта захватила меня целиком, и сразу захотелось узнать все, все.

Что такое электричество

Из книг я узнал: слово <<электричество>> произошло от греческого слова <<электрон>>. Оно означает <<солнечный камень - янтарь>>. Способность янтаря электризоваться была известна давно. Впервые исследованием этого явления занялся знаменитый философ древности Фалес Милетский. Вот как об этом рассказывает легенда.

Дочь Фалеса пряла шерсть янтарным веретеном, изделием финикийских мастеров. Как-то, уронив веретено в воду, девушка стала обтирать его краем своего шерстяного одеяния и заметила, что к веретену пристало несколько шерстинок. Думая, что они прилипли к веретену, потому что оно все еще влажно, она принялась вытирать его еще сильнее. И что же? Шерстинок налипало тем больше, чем сильнее натиралось веретено. Девушка обратилась за разъяснением этого явления к отцу. Фалес понял, что причина в веществе, из которого сделано веретено, и в первый же раз, как к пристани Милета подошел корабль финикийских купцов, он накупил различных янтарных изделий и убедился, что все они, будучи натерты шерстяной материей, притягивают легкие предметы - перья птиц, волосы. Как оказалось, это проделки электронов - невидимых под микроскопом частиц. Эти частицы имеют отрицательный заряд << - >>, а другие положительный заряд <<+>>. При трении электроны с поверхности шерсти переходят на поверхность янтаря, вблизи отрицательно заряженного янтаря к нему тянутся положительные заряды других предметов, как, например, птичье перо/ В результате трения телу сообщается электрический заряд, то есть оно электризуется.

И тут я вспомнил, как иногда приходится мучиться с волосами, которые буквально тянуться за расческой, липнут к ней.

Стал проделывать и другие опыты. Если потереть воздушным шариком по голове, то волосы и шарик электризуются.

Очень интересно было наблюдать работу наэлектризованного шарика. Он, то поднимал мои волосы, то цеплял сахарный песок, то красиво <<восседал>> на потолке.

Наблюдение окружающего мира

Интересно, как это <<электризуется>>? В словаре нашел слово <<электризовать>>, что значит сообщать телу электрический заряд. Передает его невидимая под микроскопом частица с отрицательным зарядом - электрон.

Стоит стянуть с себя свитер, как вдруг в тишине раздается треск. Откуда взялись эти звуки? Если снимать шерстяную или синтетическую одежду в темноте, то можно заметить, как этот треск сопровождается искорками. Трещит и искрится наша одежда, и лишь тогда, когда мы, снимая ее, заставляем тереться, скользить по телу.

Чуть-чуть внимания, и обнаружится, что стянутая кофта притягивается к оставшейся на нас рубашке. Что же их тянет друг к другу? Соприкоснувшись, они словно избавляются от этой силы и обвисают. А бывает, что надолго прилипают друг к другу. Почему?

Оказывается, "электричество" живет рядом с нами.

Из <<почемучкиных>> книжек я узнал, что молния это тоже электричество. Летом я видел, как во время грозы среди туч вспыхивает ослепительный зигзаг молнии и грохочет гром. В книге прочитал, что молнию создает электричество, которое рождается в тучах. Темная, мрачная туча состоит из капелек воды и кристалликов льда. Они электризуются, и в результате возникает электрический разряд огромной силы.

Погладив кошку, можно почувствовать покалывание, услышать тихий треск электрического разряда.

Электричество вырабатывают и некоторые рыбы: угорь, скат. Охотясь, они поражают жертвы электрическим разрядом.

Между натертыми кусочками янтаря, притягивающими предметы, и молнией, казалось бы, ничего общего. А ведь все это - электрические явления. Но чтобы уловить родственность столь непохожих явлений, потребовались опять-таки тысячелетия.

В 18 веке электричество вызвало огромный интерес ученых, которые пытались создать электростатические машины. В 1768 г. британский оптик Джесс Рамсден предложил использовать для получения электричества вращающийся стеклянный диск, натиравшийся лоскутками бархата. При движении диска между стеклом и тканью проскакивали электрические разряды . Но никому не удалось использовать этот источник энергии.

Электричеством человек смог воспользоваться только с 1800 года, когда Алессандро Вольта изобрел электрическую батарею. Это изобретение дало людям первый постоянный и надежный источник энергии и повлекло за собой все важные открытия в этой области.

Вольта демонстрирует свою батарею.

Что ж, человек такой тугодум? Да нет, слишком "тонкой материей" оказалось электричество. Но уж когда выяснилось, что к чему, люди так крепко "запрягли" его, так приспособили, что всего за двести лет изменили с его помощью облик всей своей жизни. Электротехника, электроника, электроэнергия, электровоз, электросварка, электростанция, электромузыкальные инструменты. Ну, ни шагу без электричества!

Откуда же берут электричество? Где его "делают"?

Об этом я узнал, когда совершил экскурсию на Беловскую ГРЭС. Ее мне "подарили" родители. C большим волнением, и замиранием сердца приблизился я к проходной БГРЭС.

Основой энергетики являются тепловые электростанции - ТЭС. Одной из них является наша Беловская ГРЭС. Беловская ГРЭС - сложное и обширное хозяйство. Источником энергии на ней используется каменный уголь, которым богат наш край.

При горении угля скрытая химическая энергия преобразуется в тепловую (потенциальную) энергию продуктов горения угля.

Вот это тепло и преобразуется на тепловой электростанции в электрическую энергию.

Дроблённый каменный уголь

Давайте посмотрим за теми преобразованиями, которые происходят со скрытой энергией угля.

Цех топливоподачи является первым цехом, с которого начинается производственный цикл электрической и тепловой энергии. С цеха топливоподачи мы и начали свой путь. Главная задача этого цеха - бесперебойная подача топлива в бункеры сырого угля котельного отделения.

Цех топливоподачи. Ленточный конвейер подачи угля.

Из бункеров сырого угля уголь направляется в барабанную мельницу, где измельчается до угольной пыли, которая потом и подается в котел

Котлотурбинный цех. Шаровая барабанная мельница.

Угольная пыль после размола.

Дальше наш путь лежал к сердцу электростанции - в котлотурбинный цех.

У меня захватило дух от того, что я увидел! Котлы-исполины и паровые турбины стоят в залах, похожих на огромный закрытый стадион!

Движущая сила тепловой электростанции - пар. Получают пар в котельных агрегатах - котлах, в которых сжигается топливо. Паровой котёл состоит из следующих частей: топка котла, поверхности нагрева.

1. В топке котла происходит сжигание угольной пыли. В процессе горения выделяется большое количество тепла. Это тепло передаётся воде, которая прокачивается питательными электрическими насосами (ПЭН) через поверхности нагрева.

Монтаж котла (август 1963г. , архив)

2. Поверхность нагрева - это экраны, расположенные с внутренней стороны топки. Они состоят из труб, внутри которых циркулирует вода и пар. Таким образом, в котле с водой происходят следующие превращения. Вода нагревается до температуры кипения, превращается в пар. Далее температура пара поднимается до нужных значений. Параметры острого пара температура 545 градусов и давление 130 атмосфер. Это так называемый острый пар и поступает в турбину.

3. Для сжигания угольной пыли необходим воздух. Он подается в топку дутьевыми вентиляторами. Продукты горения угольной пыли - дымовые газы - удаляются из топки дымососами и выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу.

Тягодутьевое оборудование котла (архив).

Из котла пар по паропроводам поступает в турбину.

В турбине потенциальная энергия нагретого пара превращается в энергию вращения ротора турбины и соединённого с ним ротора генератора.

Ротор высокого давления турбины К-215-130.

Вот мы и добрались до машины, которая вырабатывает электрическую энергию: это генератор электрического тока. На Беловской ГРЭС установлено 6 генераторов ТВВ-200 мощностью 200 мегаватт каждый.

Генератор ТВВ-200.

Поработав, пар попадает в конденсатор, превращается в воду и с помощью питательных насосов опять подается в котел.

А управляют этими гигантами - котлами и турбинами - всего два человека: машинист котла и машинист турбины с блочного щита управления.

На блочном щите управления.

Как же всем этим управлять, не перепутать? От одной ошибки человека люди могут остаться без света и тепла.

Помимо главного корпуса, где размещены энергоблоки, мы посетили объединенный вспомогательный корпус. В нем размещены административно-бытовые помещения, лаборатории, мастерские и цех химводоочистки. В фильтрах химводоочистки идет очищение воды из водохранилища - Беловского "моря" - для восполнения потерь пара.

Генераторы тепловых электростанций вырабатывают ток напряжением в десятки киловольт. На трансформаторной подстанции оно повышается до сотен киловольт, и по высоковольтным линиям электропередач (ЛЭП) ток отправляется к потребителям. Мощность теплоэлектростанции сегодня достигает 1200 мегаватт.

Открытое распределительное устройство Беловской ГРЭС.

Вот отсюда ток уходит по линиям электропередач в города, в наши дома и в квартиры.

<<Строительство>> модели паровой турбины

После экскурсии мы вместе с папой построили свою маленькую турбину. И вот, что у нас получилось. Начали мы с самой простенькой самоделки. Взяли пустую катушку из-под ниток, несколько маленьких пластинок и кусок проволоки. Сделали в катушке ножом прорези, вставили туда пластинки. Получилась вертушка с крыльями-лопастями. Надели вертушку на проволоку.

Затем вскипятили чайник. Из носика чайника вырвалась струйка пара. Ему тесно в чайнике, вот он и рвется из него, шипит, клубится. Осторожно поднесли к струйке пара вертушку.

Ударил пар в лопасти, закружилась вертушка - пар привел ее в движение. Получилось колесо с лопастями - паровая турбина. Слово "турбина" происходит от "турбо" - "вихрь". У нас получилась своя маленькая электрическая станция.

Настоящая же паровая турбина, как я выяснил - огромная, металлическая, со многими лопастями-лопатками. Пар ей дает, конечно, не чайник, а паровой котел вышиной и шириной с многоэтажный дом.

Зачем же нам электричество?

Над городом, как розовое облако, зарево электрических огней - светятся уличные фонари, окна домов и широкие витрины магазинов.

Спешат, шуршат шинами троллейбусы, бегут, позванивая, трамваи, будто приглашают: "Кому куда? Садитесь, подвезу ". А за городом - электричка.

Электрическая железная дорога. Не только к ближним поселкам - в другие города, на берега дальних морей электровозы мчат поезда.

Над электричкой - провода. Над троллейбусом, трамваем - провода. Зачем? А вот зачем. По проводам бежит электрический ток. Провода несут электрическую энергию. Это невидимая, богатырская сила, которая движет всё это.

А где начинали свою жизнь луноход-вездеход, самолеты - небесные великаны, корабли, что могут под водой месяцами плавать? Где их сделали? На фабриках и заводах. На металлургических заводах из рыжих камней, что называются рудой, выплавляют блестящий металл.

На бумажных фабриках из неказистых чурок делают белоснежную бумагу. На ткацких фабриках из пушистого белого хлопка ткут красивые ткани.

Машины пекут хлеб, заворачивают конфеты в бумажки - фантики, шьют ботинки, вяжут кофты. Стоп.

Все равно всего не перечислишь. Зато обязательно надо сказать самое главное: всеми машинами движет электричество. Электрическая энергия - источник силы и движения всех машин.

На стене в комнате небольшая коробочка с двумя дырочками. Электророзетка. Невидная коробочка, почти незаметная. Но без нее жить в доме было бы и скучно и неудобно. Вот на экране телевизора заспешил к друзьям крокодил Гена. Зажужжал пылесос - домашний дворник. Теплым паром окутал электроутюг. Буркнул что-то в углу холодильник. От этих предметов тянутся к розетке провода. По ним идет электрический ток. Без электричества потухнут экраны телевизоров, остынут утюги, откажутся работать пылесосы и холодильники. Остановится привычная для всех жизнь.

Всем необходимо электричество!

Зреют в теплицах помидоры, огурцы. Их обогревает электрическое солнышко. Это я увидел в тепличном хозяйстве поселка.

Попискивают цыплята в инкубаторе. Их согревают лампы теплой электрической " наседки". Это можно увидеть на птицефабрике "Инская".

Всем дает тепло электричество!

Дома, в школе, на заводе, под землей, под водой - всюду оно рядом с человеком. Движет, согревает, освещает электричество. Как же много электрической энергии нам необходимо!

Своими знаниями я поделился с одноклассниками.

Все вместе мы провели несколько опытов по электризации. Моим одноклассникам очень интересно было наблюдать "работу" наэлектризованного шарика. Они так увлеклись этим!.

Встреча с родителями - энергетиками

Мы все вместе решили познакомиться поближе и с профессией энергетика. С этой целью организовали встречу с родителями - энергетиками. Они откликнулись на нашу просьбу. И эта встреча состоялась.

Родители рассказали нам:

о разнообразии профессий;

о требованиях, предъявляемых к каждой из них;

о важности участка, на котором они работают;

о своих личных достижениях в работе.

Мы поняли, что необходимо научиться многому, чтобы быть готовым к взрослой жизни.

В результате проделанной работы можно сделать такие выводы:

познакомился с понятием <<электричество>>;

узнал историю развития науки об изучении электричества;

показал зависимость современного общества от бесперебойной работы объектов энергетики, а также познакомился с процессом получения электрической энергии на примере Беловской ГРЭС;

с помощью модели паровой турбины изучил основы преобразования скрытой энергии пара в механическую энергию турбины;

поделился своими знаниями с одноклассниками;

на встрече с родителями познакомились с профессиями, относящимися к энергетике;

появилось желание заниматься точными науками в дальнейшем.