XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

«Применение паров газа для производства альтернативных источников энергии» на базе конструктора LEGO Education WeDo 2.0

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Вдовин П.А. 1Щетнев М.А. 1Габитов Т.В. 1Ермолаев С.М. 1

---

1Мистер Брейни - школа интеллектуального развития

Лушникова В.А. 1

---

1Мистер Брейни - школа интеллектуального развития

Работа в формате PDF

1.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Выбросы газа в атмосферу являются серьезной проблемой современного общества, ведущей к разрушению окружающей среды и ухудшению условий жизни на планете. Главными источниками выбросов газов являются промышленные предприятия, автотранспорт и сельское хозяйство.

Основными газами, выделяемыми в атмосферу, являются углекислый газ (CO2), метан (CH4), оксид азота (NOx) и фреоны. Эти газы являются главными причинами парникового эффекта и изменения климата на Земле.

Для борьбы с выбросами газов необходимо принимать срочные меры по сокращению использования источников энергии, испускающих вредные газы, а также внедрению современных технологий, направленных на уменьшение выбросов в атмосферу. Только совместными усилиями общества мы сможем обеспечить сохранение окружающей среды для будущих поколений.

Для того чтобы снизить выбросы газов в атмосферу, необходимо также улучшить эффективность использования ресурсов и развивать альтернативные источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия. Важно также проводить обучение и информационную кампанию о значимости уменьшения выбросов парниковых газов среди населения, чтобы повысить осознание проблемы и мотивировать людей к устойчивому образу жизни.

Кроме того, необходимо внедрять строгие экологические стандарты и законы, которые бы регулировали и контролировали выбросы газов со стороны промышленных предприятий и других источников загрязнения. Развитие инновационных технологий и экологически чистых производств также способствует снижению вредного воздействия на окружающую среду.

Важно помнить, что каждый из нас может внести свой вклад в борьбу с выбросами газов, принимая меры по экономии энергии в быту, уменьшая использование пластиковых изделий и тщательно выбирая продукты, производство которых не приводит к загрязнению окружающей среды. Только совместными усилиями государств, компаний и общества в целом мы сможем справиться с этой серьезной проблемой и обеспечить устойчивое будущее для всех жителей планеты.

Нам стала интересна данная тема, связанная с выхлопами газов в атмосферу и мы решили разработать станцию, где будем применять пары газа для производства альтернативных источников энергии.

Цель проекта: разработка и конструирование проекта «Применение паров газа для производства альтернативных источников энергии» на базе конструктора LEGO Education WeDo 2.0, для снижения негативного воздействия на окружающую среду.

Задачиисследования:

1. Выявить особенности парового газа;

2. Узнать применение паров газа в энергетике;

3. Изучить перспективы развития;

4. Создатьпроект«Применение паров газа для производства альтернативных источников энергии» на базе конструктора LEGO Education WeDo 2.0;

5. Описать программный код.

В качестве источников информации мы использовали различные сайты.Приконструированиидвижимыхчастейпроектанампомогликнигииметодические пособия о простых и сложных механических передачах [2, 3].

Глава 1 Общая характеристика паров газа

1. 1. Особенности парового газа

С развитием технологий и ростом потребления энергии, вопрос об использовании альтернативных источников энергии становится все более актуальным. Одним из перспективных направлений является применение паров газа в производстве энергии (Рисунок 1.1.1, Приложение).

Паровый газ - это смесь газообразных углеводородов, получаемая при перегонке нефти или керосина. Одной из основных особенностей парового газа является его высокая энергетическая ценность, что делает его важным источником тепла и энергии.

Кроме того, паровый газ обладает хорошей теплопроводностью и легкостью в использовании, что делает его популярным выбором для применения в различных отраслях промышленности. Он также широко используется в бытовых условиях для отопления домов и приготовления пищи.

Однако следует помнить о возможной опасности парового газа, так как он легко воспламеняется и может привести к пожарам и взрывам (Рисунок 1.1.2, Приложение).

. Поэтому необходимо соблюдать правила безопасности при его использовании и хранении.

Таким образом, паровый газ является важным источником энергии, который при правильном обращении может быть полезным и эффективным ресурсом.

Паровый газ представляет собой смесь водяного пара и газообразных углеводородов, которая обладает высокой энергетической ценностью. Он является чистым и эффективным источником энергии, который можно использовать для различных целей, включая производство электроэнергии и тепла.

Паровый газ отличается от других видов газов тем, что он образуется при нагревании жидкостей, таких как вода или масло. Паровый газ имеет высокую температуру и давление, что делает его эффективным и удобным для использования в различных отраслях промышленности. Он обладает высокой энергетической ценностью и может использоваться как источник тепла и энергии. Паровый газ также может быть использован в процессах охлаждения и кондиционирования воздуха. Его особенности делают его незаменимым в производстве и бытовых целях.

Для того, чтобы узнать больше информации о паровом газе, мы съездили на экскурсию в музей истории, науки и техники Зауралья имени Дмитрия Менделеева, где нам рассказали про недра земли, о том, какие есть полезные ископаемые в Тюменской области и где они применяются. (Рисунок 1.1.3, Приложение).

На экскурсии нам рассказали, что паровый газ остается важным ресурсом для многих отраслей промышленности и быта, и его эффективное использование и соблюдение правил безопасности позволяют максимизировать его пользу при минимизации рисков и негативного воздействия на окружающую среду.

Таким образом, паровый газ является важным источником энергии, который при правильном обращении может быть полезным и эффективным ресурсом.

1.2 Применение паров газа в энергетике

Паровый газ находит широкое применение в различных отраслях энергетики, включая генерацию электроэнергии в газовых электростанциях, производство тепла и пара для промышленных предприятий, а также использование в качестве топлива для автомобилей и транспортных средств (Рисунок 1.2.1, Приложение).

Пар газ играет важную роль в современной энергетике как источник дешевой, надежной и чистой энергии. Применение паров газа в энергетике позволяет увеличить энергетическую эффективность процессов, снизить выбросы загрязняющих веществ и уменьшить зависимость от ископаемых топлив. Когенерация парового газа также позволяет эффективно использовать тепловую энергию, повышая энергетическую эффективность производства.

Одним из ключевых преимуществ парового газа является его высокая производительность и относительная чистота. Пар газ обладает высокими тепловыми свойствами, что делает его идеальным для использования в энергетических установках. Кроме того, паровый газ можно использовать как топливо для различных видов машин и агрегатов, что делает его универсальным решением для различных отраслей промышленности.

Использование парового газа также способствует снижению выбросов парниковых газов, что является важным аспектом с точки зрения экологии и устойчивого развития. Многие страны активно внедряют технологии использования парового газа в своих энергетических системах, стремясь уменьшить негативное воздействие на окружающую среду и обеспечить стабильное энергоснабжение. В итоге, паровый газ играет важную роль в современной энергетике и будет продолжать развиваться как ключевой источник энергии в будущем.

1.3 Перспективы развития

Применение паров газа для производства альтернативных источников энергии имеет большой потенциал для дальнейшего развития. Новые технологии и методы обработки газа позволяют повысить эффективность процесса и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.

Паровой газ, или просто парам, представляет собой смесь углекислого газа и пара, которая обладает высокой энергетической эффективностью и может служить в качестве альтернативного источника энергии. Сегодня в мире все больше людей обращают внимание на возможности использования паров газа для производства электроэнергии и других энергетических целей. Этот вид топлива имеет ряд преимуществ перед традиционными источниками энергии, такими как уголь или нефть, включая более высокую энергетическую эффективность, меньшее загрязнение окружающей среды и возможность использования биогаза как источника энергии.

Потенциал развития парового газа как альтернативного источника энергии огромен. Важно продолжать исследования в этой области, разрабатывать новые технологии и методы производства, которые позволят увеличить эффективность и экономическую целесообразность использования парам. Также необходимо стимулировать принятие соответствующих законодательственных актов и международных соглашений, способствующих развитию инфраструктуры и использованию парового газа как чистого и экологически безопасного источника энергии.

Важным шагом в развитии парового газа в качестве альтернативного источника энергии является сотрудничество между государствами, научными исследовательскими организациями, промышленными предприятиями и общественными организациями. Только объединив усилия, мы сможем достичь значительных результатов в освоении и использовании парового газа для снабжения наших потребностей в энергии и уменьшения негативного воздействия на окружающую среду.

Глава 2 Создание проекта «Применение паров газа для производства альтернативных источников энергии»

2.1 Внешний вид модели

После подробного изучения темы использования паров газа, как альтернативный источник энергии, мы с командой перешли нарисовали несколько эскизов (Рисунок 2.1.1, Приложение) и перешли к созданию своего проекта.

Наш проект мы создавали с помощью конструктора LeGo City, а также для его автоматизации мы использовали механические передачи, датчики и моторы из наборов LeGo WeDo 2.0.

Сначала мы разработали резервуар (Рисунок 2.1.3, Приложение)., при увеличении давления внутри резервуара выше заданного, срабатывает клапан, и часть воздуха с парами газопродуктов поступает в хранилище.

После мы приступили к созданию станции:

• В проект мы сконструировали хранилище (Рисунок 2.1.2, Приложение). Когда хранилище переполнено и достигает красной метки, газ поступает в перерабатывающую станцию, газ проходит очистку через фильтр, чтобы избавиться от примесей;

• На нашей станции присутствует также газораспределительное оборудование - самосвал, который доставляет газ в город, для дальнейшего использования (Рисунок 2.1.4, Приложение);

• Чтобы продемонстрировать, что газ поступил в город, для примера мы сконструировали модель «карусель». При помощи газа мы получаем электроэнергию, благодаря этому в домах есть свет, работают электроприборы и работают аттракционы для детей (Рисунок 2.1.5, Приложение).

2.2 Функционал и механические передачи проекта

Мы приступили к созданию механических передач. У каждой модели, присутствующей в нашем проекте есть свой функционал и механические передачи (Рисунок 2.2.1, Приложение). Разберем каждую модель по отдельности.

Таблица 1 – Предназначение и механические передачи проекта

2.3 Программный код

После того, как мы завершили конструирование нашего проекта, мы приступили к созданию программы. Обсуждая работу наших механизмов в проекте, мы поняли, что они должны иметь возможность работать поочередно друг за другом, чтобы показать, как поэтапно паровой газ может стать альтернативным источников энергии. Для этого в программе мы использовали запуск с помощью одной клавиши и блока «передача сообщений».

Первая программа отвечает за движение первого мотора (резервуара). Резервуар при помощи мотора 1 открывает клапаны, пока датчик наклона не переходит в положение 5, модель «хранилище» получает сообщение о состоянии датчика.

Вторая программа, ожидает изменения положения датчика наклона. У модели «Хранилище» мотор вращается по часовой стрелке, ожидая реакции датчика расстояния. После чего сообщение передается самосвалу, в это время хранилище опускается на исходную позицию.

Третья программа отвечает за движение третьего мотора. Когда самосвалу поступило сообщение, газораспределительное оборудование начинает доставлять газ в город и передавать сообщение карусели.

Четвертая программа. Когда карусели поступило сообщение, она начинается вращаться против часовой стрелки в течении 4х секунд. (Рисунок 3.3.1, Приложение).

Пятая программа создана для цикличности, чтобы проект не останавливался в функционировании (Рисунок 2.3.1, Приложение).

Заключение

Использование парового газа в качестве альтернативного источника энергии является перспективным и эффективным решением для современных энергетических проблем. Дальнейшее исследование и развитие данного направления позволит обеспечить устойчивое и экологически чистое производство энергии в будущем.

Наш проект – это отличный вариант, для повышения экологического процесса.

Для нашего проекта мы использовали конструктор из наборов Lego WeDo 2.0 и Lego City. В нашей работе использовались сложные механические передачи: зубчатые передачи, угловые зубчатые передачи, реечная передача, червячная передача, ременная передача. Для запуска проекты мы создали программу в среде программирования LegoWeDo 2.0, одновременно подключая к компьютеру 3 коммутатора, 4 мотора, 1 датчик наклона и 1 датчик расстояния.

Список используемой литературы

1. Курс «Машины и механизмы», курс «Основы робототехники», Школаинтеллектуальногоразвития«МистерБрейн»,-Режимдоступа-https://vk.com/mrbrain_tmn;

2. Богданова С.М, Попова Е.Е. Благодаря механическим передачам Lego-конструкцииоживают/С.М.Богданова,Е.Е.Попова//«Новыеинформационные технологии в нефтегазовой отрасли и образовании»:материалыVIIМеждународнойнаучно-техническойконф.2017С.160-163.Режимдоступа-https://elibrary.ru/item.asp?id=30700400

3. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей, - СПб.: Наука,2013. 319с;

Интернетисточники

4. https://moodle.kstu.ru/pluginfile.php/269846/mod_resource/content/1/ЛЕКЦИЯ_7%20Реальные%20газы%20и%20пары.PDF

5. https://studfile.net/preview/6812697/page:28/

6. https://bigenc.ru/c/parogazoturbinnaia-ustanovka-1ccfcb

7. https://izron.ru/articles/perspektivy-razvitiya-tekhnicheskikh-nauk-sbornik-nauchnykh-trudov-po-itogam-mezhdunarodnoy-nauchno-/sektsiya-5-energetika-i-energeticheskie-tekhnika-i-tekhnologii-spetsialnost05-14-00/parogazovye-ustanovki-kak-faktor-budushchego-blagosostoyaniya-gosudarstva/

Приложение

Рисунок1.1.1 Применение паров в производстве энергии Рисунок 1.1.2 Опасность парового газа

Рисунок1.1.3 экскурсия в музей истории, науки и техники Зауралья имени Дмитрия Менделеева

Рисунок1.2.1 Применение парового газа Рисунок 2.1.1 Эскизы проекта

Рисунок 2.1.2 Модель "Хранилище" Рисунок 2.1.3 Модель "Резервуар"

Рисунок 2.1.4 Модель "Газораспределительное оборудование" Рисунок 2.1.5 Модель "Карусель"

Рисунок 2.2.1 Готовый проект Рисунок 2.3.1 Программный код