Дызайн вадзянога кола для праекта гідраэлектрастанцыі

Дызайн вадзянога кола для гідраэнергетыкі
гідраэнергетыка iconГідраэнергетыка — гэта тэхналогія, якая пераўтворыць кінетычную энергію рухаецца вады ў механічную або электрычную энергію, і адным з самых ранніх прылад, якія выкарыстоўваліся для пераўтварэння энергіі руху вады ў прыдатную для выкарыстання працу, быў дызайн Waterwheel Design.
Канструкцыя вадзяных колаў з часам эвалюцыянавала: некаторыя вадзяныя колы арыентаваны вертыкальна, некаторыя гарызантальна, а некаторыя з прымацаванымі складанымі шківамі і шасцярнямі, але ўсе яны распрацаваны, каб выконваць тую ж функцыю, і гэта таксама «ператварае лінейны рух якая рухаецца вады ў вярчальны рух, які можа быць выкарыстаны для прывядзення ў рух любой часткі машын, падлучаных да яе праз верціцца вал».

Тыповы дызайн вадзянога кола
Ранняя канструкцыя вадзянога кола ўяўляла сабой даволі прымітыўныя і простыя машыны, якія складаліся з вертыкальнага драўлянага кола з драўлянымі лопасцямі або вёдрамі, аднолькава зафіксаванымі па акружнасці, і ўсе яны падтрымліваліся на гарызантальным валу з сілай вады, якая цякла пад ім, і штурхала кола ў датычным кірунку да лёзаў. .
Гэтыя вертыкальныя вадзяныя колы значна пераўзыходзілі ранейшыя гарызантальныя вадзяныя колы старажытных грэкаў і егіпцян, таму што яны маглі працаваць больш эфектыўна, пераводзячы імпульс вады, якая рухаецца, у сілу.Затым да вадзянога кола былі прымацаваныя шківы і шасцярні, якія дазвалялі змяняць кірунак верцячага вала з гарызантальнага да вертыкальнага, каб працаваць з жорнамі, пілой, драбненнем руды, штампоўкай і рэзкай і г.д.

Віды канструкцыі водных колаў
Большасць вадзяных колаў, таксама вядомых як вадзяныя млыны або проста вадзяныя колы, уяўляюць сабой вертыкальна усталяваныя колы, якія верцяцца вакол гарызантальнай восі, і гэтыя тыпы вадзяных колаў класіфікуюцца па спосабе падачы вады на кола адносна восі колы.Як вы можаце чакаць, вадзяныя колы - гэта адносна вялікія машыны, якія круцяцца з малымі вуглавымі хуткасцямі і маюць нізкую эфектыўнасць з-за страт на трэнне і няпоўнага напаўнення вёдраў і г.д.
Дзеянне вады, якая штурхае колы вёдраў або лопаток, развівае крутоўны момант на восі, але, накіроўваючы ваду на гэтыя вясёлкі і вёдры з розных пазіцый на коле, можна палепшыць хуткасць кручэння і яго эфектыўнасць.Двума найбольш распаўсюджанымі тыпамі канструкцыі вадзянога кола з'яўляюцца «недапушчанае вадзяное кола» і «вадзяное кола з завышаннем».

Дызайн воднага колы Undershot
Канструкцыя вадзянога колы Undershot, таксама вядомая як «рукавое кола», была найбольш часта выкарыстоўваным тыпам вадзянога кола, распрацаванага старажытнымі грэкамі і рымлянамі, паколькі гэта самы просты, танны і лёгкі ў будаўніцтве тып колы.
У гэтым тыпе канструкцыі вадзянога кола кола проста ўстаўляецца непасрэдна ў раку з хуткай плынню і падтрымліваецца зверху.Рух вады ўнізе стварае штурхаючыя дзеянні супраць пагружаных лопаток на ніжняй частцы кола, дазваляючы яму круціцца толькі ў адным кірунку адносна напрамку патоку вады.
Гэты тып канструкцыі вадзянога кола звычайна выкарыстоўваецца на раўнінных участках без натуральнага ўхілу зямлі або дзе паток вады рухаецца досыць хутка.У параўнанні з іншымі канструкцыямі вадзяных колаў гэты тып канструкцыі вельмі неэфектыўны, так як толькі 20% патэнцыйнай энергіі вады выкарыстоўваецца для фактычнага кручэння кола.Таксама энергія вады выкарыстоўваецца толькі адзін раз, каб павярнуць кола, пасля чаго яна сцякае разам з астатняй вадой.
Іншым недахопам вадзянога колы з падкоркам з'яўляецца тое, што яму патрабуецца вялікая колькасць вады, якая рухаецца з хуткасцю.Такім чынам, падстрэленыя вадзяныя колы звычайна размяшчаюцца на берагах рэк, паколькі меншыя ручаі ці ручаі не маюць дастатковай патэнцыялу энергіі ў вадзе, якая рухаецца.
Адзін са спосабаў крыху павысіць эфектыўнасць вадзянога кола з недапушчаннем - гэта адвесці адсотак вады ў рацэ па вузкім канале або канале, каб 100% адведзенай вады выкарыстоўвалася для павароту кола.Для таго, каб дасягнуць гэтага, кола для падкоркі павінна быць вузкім і вельмі дакладна ўпісвацца ў канал, каб прадухіліць выцяканне вады па баках або за кошт павелічэння колькасці або памеру лопасцяў.

Overshot Waterwheel Design
Дызайн вадзянога кола Overshot з'яўляецца найбольш распаўсюджаным тыпам канструкцыі вадзянога кола.Вадзяное кола з перакосам больш складанае па сваёй канструкцыі і канструкцыі, чым папярэдняе вадзяное кола з недапушчаннем, паколькі яно выкарыстоўвае вёдры або невялікія адсекі для захопу і ўтрымання вады.
Гэтыя вёдры напаўняюцца вадой, якая паступае ў верхнюю частку кола.Гравітацыйная вага вады ў поўных вёдрах прымушае кола круціцца вакол сваёй цэнтральнай восі, калі пустыя вёдры з іншага боку кола становяцца лягчэй.
Гэты тып вадзяных колаў выкарыстоўвае сілу цяжару для павышэння прадукцыйнасці, а таксама саму ваду, такім чынам, вадзяныя колы з перастрэлкай значна больш эфектыўныя, чым канструкцыі з недапушчаннем, паколькі амаль уся вада і яе вага выкарыстоўваюцца для атрымання выхадной магутнасці.Аднак, як і раней, энергія вады выкарыстоўваецца толькі адзін раз, каб павярнуць кола, пасля чаго яна сцякае разам з астатняй вадой.
Вадзяныя колы, якія падвешваюцца над ракой або ручаем, звычайна будуюцца па баках пагоркаў, якія забяспечваюць падачу вады зверху з нізкім напорам (вертыкальная адлегласць паміж вадой уверсе і ракой або ручаём унізе) ад 5 да -20 метраў.Невялікая плаціна або плот можа быць пабудавана і выкарыстана як для навядзення, так і для павелічэння хуткасці вады да верхняй частцы колы, што дае яму больш энергіі, але менавіта аб'ём вады, а не яе хуткасць, дапамагае круціць кола.

Як правіла, вадзяныя колы з перастрэлам пабудаваныя як мага большы, каб даць максімальную магчымую адлегласць ад гравітацыйнага вагі вады, каб круціць кола.Аднак вадзяныя колы вялікага дыяметра складаней і даражэй пабудаваць з-за вагі кола і вады.
Калі асобныя вёдры напоўнены вадой, гравітацыйная вага вады прымушае кола круціцца ў кірунку патоку вады.Калі кут павароту набліжаецца да ніжняй часткі колы, вада ўнутры вядра сцякае ў раку або ручай унізе, але вага вёдраў, якія круцяцца ззаду, прымушае кола працягваць сваю хуткасць кручэння.Пустое вядро працягвае круціцца вакол кола, пакуль яно зноў не падымецца ўверх, гатовае для запаўнення вадой, і цыкл паўтараецца.Адным з недахопаў канструкцыі вадзянога колы з перастрэлкай з'яўляецца тое, што вада выкарыстоўваецца толькі адзін раз, калі яна цячэ па коле.

Дызайн вадзянога кола Pitchback
Дызайн водянога колы Pitchback з'яўляецца варыяцыяй папярэдняга вадзянога кола, так як ён таксама выкарыстоўвае гравітацыйную вагу вады, каб дапамагчы круціць кола, але ён таксама выкарыстоўвае паток сцёкавых вод пад ім, каб даць дадатковы штуршок.Гэты тып канструкцыі вадзянога кола выкарыстоўвае сістэму падачы з нізкім напорам, якая забяспечвае ваду паблізу верхняй часткі колы з жолаба ўверсе.
У адрозненне ад вадзянога кола, якое накіроўвала ваду непасрэдна па колу, прымушаючы яго круціцца ў напрамку патоку вады, вадзяное кола падачы вады вертыкальна ўніз праз варонку ў вядро, прымушаючы кола круціцца ў супрацьлеглым кірунку. кірунак патоку вады вышэй.
Гэтак жа, як і папярэдняе вадзяное кола, гравітацыйная вага вады ў вёдрах прымушае кола круціцца, але супраць гадзінны стрэлкі.Калі кут павароту набліжаецца да ніжняй часткі колы, вада, якая засталася ўнутры вёдраў, выліваецца знізу.Калі пустое вядро прымацавана да кола, яно працягвае круціцца разам з колам, як і раней, пакуль зноў не падымецца наверх, гатовае для запаўнення вадой, і цыкл паўтараецца.
Розніца на гэты раз заключаецца ў тым, што сцёкавая вада, якая выліваецца з верціцца каўша, адцякае ў напрамку верціцца колы (бо яму больш няма куды падзецца), падобна на асноўнае кола вадзянога колы.Такім чынам, галоўная перавага вадзянога кола з танальным ходам заключаецца ў тым, што яно выкарыстоўвае энергію вады двойчы, адзін раз зверху і адзін раз знізу, каб круціць кола вакол сваёй цэнтральнай восі.
У выніку эфектыўнасць канструкцыі вадзянога кола значна павялічваецца і складае больш за 80% энергіі вады, паколькі яна абумоўлена як гравітацыйнай вагай вады, якая паступае, так і сілай або ціскам вады, накіраванай у вёдры зверху, як а таксама паток сцёкавых вод унізе штурхае вёдры.Недахопам вадзянога кола з танальным ходам з'яўляецца тое, што яму неабходна крыху больш складанае размяшчэнне водазабеспячэння непасрэдна над колам з жолабамі і жолабамі.

Дызайн вадзянога кола Breastshot
Канструкцыя водяных колаў Breastshot - гэта яшчэ адна канструкцыя вадзянога кола, усталяваная вертыкальна, калі вада трапляе ў вёдры прыкладна напалову ўверх на вышыні восі або крыху вышэй, а затым выцякае ўнізе ў кірунку кручэння колаў.Як правіла, водяное кола з брусам выкарыстоўваецца ў тых сітуацыях, калі воднага кола недастаткова для прывядзення ў дзеянне канструкцыі вадзянога кола з вышывам або адваротным ходам зверху.
Недахопам тут з'яўляецца тое, што гравітацыйны вага вады выкарыстоўваецца толькі прыкладна на адну чвэрць абароту, у адрозненне ад таго, што раней было на палову кручэння.Каб пераадолець гэтую нізкую вышыню напору, вёдры вадзяных колаў зроблены больш шырокімі, каб атрымаць неабходную колькасць патэнцыйнай энергіі з вады.
Вадзяныя колы Breastshot выкарыстоўваюць прыкладна аднолькавую гравітацыйную вагу вады для павароту колы, але, паколькі вышыня воднага колы складае прыкладна ўдвая менш, чым у звычайнага водянога кола, вёдры нашмат шырэй, чым у папярэдніх канструкцыях вадзяных колаў, каб павялічыць аб'ём вады. трапілі ў вёдры.Недахопам такога тыпу канструкцыі з'яўляецца павелічэнне шырыні і вагі вады, якая пераносіцца кожным вядром.Як і ў выпадку з канструкцыяй тангажа, брызговае кола выкарыстоўвае энергію вады ўдвая, бо вадзяное кола прызначана для знаходжання ў вадзе, дазваляючы сцёкавай вадзе дапамагаць круціцца кола, калі яна цячэ ўніз па плыні.

Выпрацоўвайце электрычнасць з дапамогай вадзянога кола
Гістарычна вадзяныя колы выкарыстоўваліся для памолу мукі, круп і іншых такіх механічных задач.Але вадзяныя колы таксама могуць выкарыстоўвацца для выпрацоўкі электраэнергіі, якая называецца гідраэнергетычнай сістэмай.Падключыўшы электрычны генератар да вала кручэння вадзяных колаў, наўпрост або ўскосна з дапамогай прывадных рамянёў і шківаў, вадзяныя колы можна выкарыстоўваць для бесперапыннай выпрацоўкі электраэнергіі 24 гадзіны ў суткі, у адрозненне ад сонечнай энергіі.Калі вадзяное кола спраектавана правільна, невялікая або «мікра» гідраэлектрычная сістэма можа вырабляць дастатковую колькасць электраэнергіі для харчавання асвятлення і / або электрычных прыбораў у сярэднім доме.
Шукайце генератары вадзяных колаў, прызначаныя для атрымання аптымальнай магутнасці пры адносна нізкіх хуткасцях.Для невялікіх праектаў невялікі рухавік пастаяннага току можа выкарыстоўвацца ў якасці нізкахуткаснага генератара або аўтамабільнага генератара, але яны прызначаны для працы на значна больш высокіх хуткасцях, таму можа спатрэбіцца нейкая форма перадач.Генератар ветраных турбін робіць ідэальным генератар вадзяных колаў, так як ён прызначаны для працы з нізкай хуткасцю і высокай магутнасцю.
Калі побач з вашым домам або садам ёсць даволі хуткая рака або ручай, якімі вы можаце карыстацца, то невялікая гідраэнергетыка можа стаць лепшай альтэрнатывай іншым відам аднаўляльных крыніц энергіі, такім як «Энергія ветру» або «Сонечная энергія». », паколькі гэта мае значна менш візуальнае ўздзеянне.Таксама, як энергія ветру і сонца, з падключанай да сеткі генерыруючай сістэмай малога вадзянога кола, падлучанай да мясцовай камунальнай сеткі, любая электраэнергія, якую вы выпрацоўваеце, але не выкарыстоўваеце, можа быць прададзена электраэнергетычнай кампаніі.
У наступным уроку аб гідраэнергіі мы разгледзім розныя тыпы турбін, якія мы можам прымацаваць да нашай канструкцыі вадзянога кола для вытворчасці гідраэнергіі.Для атрымання дадатковай інфармацыі аб дызайне вадзянога кола і аб тым, як выпрацоўваць уласную электраэнергію, выкарыстоўваючы сілу вады, або атрымаць дадатковую інфармацыю аб гідраэнергіі аб розных даступных канструкцыях вадзяных колаў, або вывучыць перавагі і недахопы гідраэнергіі, націсніце тут, каб замовіць копію ад Amazon сёння аб прынцыпах і канструкцыі вадзяных колаў, якія можна выкарыстоўваць для вытворчасці электрычнасці.