Vesiratta disain hüdroenergia jaoks
hüdroenergia ikoonHüdroenergia on tehnoloogia, mis muudab liikuva vee kineetilise energia mehaaniliseks või elektrienergiaks ning üks varasemaid seadmeid, mida kasutati liikuva vee energia muutmiseks kasutatavaks tööks, oli Waterwheel Design.
Vesiratta konstruktsioon on aja jooksul arenenud, kuna mõned vesirattad on orienteeritud vertikaalselt, mõned horisontaalselt ja mõned on kinnitatud keerukate rihmarataste ja hammasratastega, kuid need kõik on loodud täitma sama funktsiooni ja see on ka "muudab liikuva vee lineaarse liikumise pöörlev liikumine, mida saab kasutada mis tahes masinaga, mis on sellega ühendatud pöörleva võlli kaudu.
Tüüpiline vesiratta disain
Early Waterwheel Design olid üsna primitiivsed ja lihtsad masinad, mis koosnesid vertikaalsest puidust rattast koos puidust labade või ämbritega, mis olid kinnitatud võrdselt ümber ümbermõõdu .
Need vertikaalsed vesirattad olid tunduvalt paremad kui iidsete kreeklaste ja egiptlaste varasemad horisontaalsed vesirattad, kuna need suutsid töötada tõhusamalt, muutes liikuva vee impulsi jõuks.Seejärel kinnitati vesiratta külge rihmarattad ja hammasratas, mis võimaldas muuta pöörleva võlli suunda horisontaalselt vertikaalseks, et kasutada veskikive, saagida puitu, purustada maaki, stantsida ja lõigata jne.
Vesiratta disaini tüübid
Enamik vesirattaid, mida tuntakse ka kui vesiveskid või lihtsalt vesirattad, on vertikaalselt paigaldatud rattad, mis pöörlevad ümber horisontaalse telje, ja seda tüüpi vesirattad liigitatakse ratta telje suhtes vee rattale kandmise viisi järgi.Nagu arvata võib, on vesirattad suhteliselt suured masinad, mis pöörlevad väikese nurkkiirusega ja millel on madal kasutegur, mis on tingitud hõõrdumise kadudest ja ämbrite mittetäielikust täitmisest jne.
Vee mõju, mis surub vastu rataste koppaid või labasid, arendab teljel pöördemomenti, kuid suunates vett nendele labadele ja koppadele ratta erinevatest asenditest, saab pöörlemiskiirust ja selle efektiivsust parandada.Kaks kõige levinumat vesiratta konstruktsiooni tüüpi on "alamveeratas" ja "ülelöögiga vesiratas".
Undershot vesiratta disain
Undershot Water Wheel Design, tuntud ka kui "vooluratas", oli iidsete kreeklaste ja roomlaste kavandatud kõige sagedamini kasutatav vesiratta tüüp, kuna see on kõige lihtsam, odavam ja hõlpsamini konstrueeritav rattatüüp.
Seda tüüpi vesiratta konstruktsiooni puhul asetatakse ratas lihtsalt otse kiirevoolulisse jõkke ja toetatakse ülalt.Allpool oleva vee liikumine tekitab tõukejõu ratta alumises osas asuvate sukeldatud labade vastu, võimaldades sellel pöörata ainult ühes suunas vee voolusuuna suhtes.
Seda tüüpi vesiratta konstruktsiooni kasutatakse tavaliselt tasastel aladel, kus puudub maa loomulik kalle või kus veevool on piisavalt kiire.Võrreldes teiste vesiratta konstruktsioonidega on seda tüüpi konstruktsioon väga ebaefektiivne, kuna ratta tegelikuks pööramiseks kasutatakse vaid 20% vee potentsiaalsest energiast.Ka vee energiat kasutatakse vaid üks kord ratta pööramiseks, misjärel see voolab koos ülejäänud veega ära.
Veel üks veealuse veeratta puudus on see, et see nõuab suurel hulgal kiirusel liikuvat vett.Seetõttu paiknevad veealused vesirattad tavaliselt jõgede kallastel, kuna väiksematel ojadel või ojadel ei ole liikuvas vees piisavalt potentsiaalset energiat.
Üks võimalus alumiste veerataste tõhususe suurendamiseks on suunata teatud protsent jões olevast veest mööda kitsast kanalit või kanalit, nii et 100% ärajuhitavast veest kasutatakse ratta pööramiseks.Selle saavutamiseks peab alumine ratas olema kitsas ja väga täpselt kanalisse mahtuma, et vesi ei pääseks mööda külgedest välja või suurendaks labade arvu või suurust.
Overshot Waterwheel Design
Overshot Water Wheel Design on kõige levinum vesiratta konstruktsiooni tüüp.Ülepaisutatud vesiratas on oma ehituselt ja disainilt keerulisem kui eelmine veeratas, kuna see kasutab nii vee püüdmiseks kui ka hoidmiseks ämbreid või väikeseid sektsioone.
Need ämbrid täituvad ratta ülaosas sisse voolava veega.Täis ämbrites oleva vee gravitatsiooniline kaal paneb ratta pöörlema ümber oma kesktelje, kuna ratta teisel poolel olevad tühjad kopad muutuvad kergemaks.
Seda tüüpi vesirattad kasutavad raskusjõudu nii väljundi kui ka vee enda parandamiseks, seega on ülelöögiga vesirattad palju tõhusamad kui alalöögid, kuna peaaegu kogu vesi ja selle kaal kasutatakse väljundvõimsuse tootmiseks.Kuid nagu varemgi, kasutatakse veeenergiat vaid üks kord ratta pööramiseks, misjärel see voolab koos ülejäänud veega ära.
Overshot vesirattad riputatakse jõe või oja kohale ja on tavaliselt ehitatud küngaste külgedele, tagades veevarustuse ülalt madala kõrgusega (vertikaalne vahemaa tipus oleva vee ja all oleva jõe või oja vahel) vahemikus 5 kuni -20 meetrit.Väikese tammi või paisu saab ehitada ja kasutada nii vee suunamiseks kui ka kiiruse suurendamiseks ratta tippu, andes sellele rohkem energiat, kuid ratast aitab pöörata pigem vee maht kui kiirus.
Üldjuhul on veerattad ehitatud nii suureks kui võimalik, et vee gravitatsiooniraskusel oleks võimalikult suur vahemaa ratta pööramiseks.Suure läbimõõduga vesirattaid on aga ratta ja vee kaalu tõttu keerulisem ja kallim ehitada.
Kui üksikud ämbrid on veega täidetud, paneb vee gravitatsiooniline kaal ratta pöörlema veevoolu suunas.Kui pöörlemisnurk läheneb ratta põhjale, tühjeneb ämbri sees olev vesi allpool asuvasse jõkke või oja, kuid selle taga pöörlevate kopade kaal paneb ratta oma pöörlemiskiirust jätkama.Tühi ämber jätkab pöörleva ratta ümber, kuni see tõuseb uuesti üles, et see oleks uuesti valmis lisama veega ja tsükkel kordub.Üks ülelöögiga vesiratta konstruktsiooni puudusi on see, et vett kasutatakse ainult üks kord, kui see üle ratta voolab.
Pitchback vesiratta disain
Pitchback Water Wheel Design on variatsioon eelmisest ülelöögist vesirattast, kuna see kasutab ratta pööramiseks ka vee gravitatsioonilist raskust, kuid lisatõuke andmiseks kasutab see ka selle all oleva heitvee voolu.Seda tüüpi vesiratta konstruktsioonis kasutatakse madala peaga etteandesüsteemi, mis annab vee ratta ülaosa lähedale ülaltoodud süvendist.
Erinevalt ülelöögist vesirattast, mis juhtis vee otse üle ratta, põhjustades selle pöörlemise veevoolu suunas, toidab tagasilöögiga vesiratas vett vertikaalselt allapoole läbi lehtri ja all olevasse ämbrisse, pannes ratta pöörlema vastupidises suunas. ülaltoodud vee voolu suunas.
Nii nagu eelmine ülelöögiga vesiratas, paneb ämbrites oleva vee gravitatsiooniline kaal ratta pöörlema, kuid vastupäeva.Kui pöörlemisnurk läheneb ratta põhjale, tühjeneb ämbritesse kinni jäänud vesi alt välja.Kui tühi kopp on ratta külge kinnitatud, jätkab see koos rattaga pöörlemist nagu varem, kuni see tõuseb uuesti üles ja on uuesti valmis veega täitmiseks ja tsükkel kordub.
Erinevus seisneb seekord selles, et pöörlevast ämbrist tühjendatud reovesi voolab ära pöörleva ratta suunas (kuna tal pole enam kuhugi minna), sarnaselt veeratta alumisele veerattale.Seega on pöördega vesiratta peamine eelis see, et see kasutab vee energiat kaks korda, üks kord ülalt ja üks kord altpoolt, et pöörata ratast ümber oma kesktelje.
Tulemuseks on see, et vesiratta konstruktsiooni efektiivsus suureneb oluliselt, ulatudes üle 80% vee energiast, kuna seda juhivad nii sissetuleva vee gravitatsiooniline kaal kui ka ülalt ämbritesse suunatud vee jõud või rõhk, nagu samuti reovee vool allpool surudes vastu ämbreid.Tagasilöögiga vesiratta miinuseks on aga see, et see vajab veidi keerukamat veevarustussüsteemi otse ratta kohal koos rennide ja läbiviigudega.
Breastshot Waterwheel disain
Breastshot Water Wheel Design on veel üks vertikaalselt paigaldatud vesiratta konstruktsioon, kus vesi siseneb ämbritesse umbes poolel teel telje kõrguselt või veidi üle selle ja voolab seejärel rataste pöörlemise suunas alt välja.Üldjuhul kasutatakse rindkere vesiratast olukordades, kus veepinnast ei piisa üle- või tagasilöögiga vesiratta konstruktsiooni ülalt toiteks.
Puuduseks on see, et erinevalt varasemast, mis oli poole pöördest, kasutatakse vee gravitatsioonilist raskust ainult umbes veerandi pöörlemisajast.Sellest madalast peakõrgusest ülesaamiseks muudetakse vesirataste kopad laiemaks, et ammutada veest vajalik kogus potentsiaalset energiat.
Breastshot vesirattad kasutavad ratta pööramiseks ligikaudu sama vee gravitatsioonilist raskust, kuid kuna vee pea kõrgus on umbes pool tüüpilise ülelöögiga vesiratta kõrgusest, on kopad palju laiemad kui eelmised vesiratta konstruktsioonid, et suurendada vee mahtu. ämbritesse sattunud.Seda tüüpi konstruktsiooni puuduseks on iga ämbriga veetava vee laiuse ja kaalu suurenemine.Sarnaselt kallutatava konstruktsiooniga kasutab ratas vee energiat kaks korda, kuna vesiratas on konstrueeritud vees istuma, võimaldades heitveel ratta pöörlemisel kaasa aidata, kui see allavoolu ära voolab.
Tootke vesirattaga elektrit
Ajalooliselt on vesirattaid kasutatud jahu, teravilja jahvatamiseks ja muudeks sellisteks mehaanilisteks töödeks.Kuid vesirattaid saab kasutada ka elektrienergia tootmiseks, mida nimetatakse hüdroenergia süsteemiks.Ühendades elektrigeneraatori vesirataste pöörleva võlliga kas otse või kaudselt veorihmade ja rihmarataste abil, saab vesirattaid kasutada erinevalt päikeseenergiast pidevalt 24 tundi ööpäevas energia tootmiseks.Kui vesiratas on õigesti konstrueeritud, suudab väike või "mikro" hüdroelektrisüsteem toota piisavalt elektrit valgustuse ja/või elektriseadmete toiteks keskmises kodus.
Otsige vesirataste generaatoreid, mis on loodud optimaalse väljundi saavutamiseks suhteliselt madalatel kiirustel.Väikeste projektide puhul saab väikest alalisvoolumootorit kasutada väikese kiirusega generaatorina või auto generaatorina, kuid need on loodud töötama palju suurematel kiirustel, mistõttu võib vaja minna teatud tüüpi ülekandeid.Tuuleturbiini generaator on ideaalne vesiratta generaator, kuna see on mõeldud väikese kiiruse ja suure võimsusega töötamiseks.
Kui teie kodu või aia lähedal on üsna kiire vooluga jõgi või oja, mida saate kasutada, võib väikesemahuline hüdroenergia süsteem olla parem alternatiiv muudele taastuvatele energiaallikatele, nagu "tuuleenergia" või "päikeseenergia". ”, kuna sellel on palju väiksem visuaalne mõju.Samuti nagu tuule- ja päikeseenergia, saab elektrivõrguga ühendatud väikesemahulise vesirattaga projekteeritud genereerimissüsteemiga, mis on ühendatud kohaliku kommunaalvõrguga, elektrienergia, mille te toodate, kuid ei kasuta, elektriettevõttele tagasi müüa.
Järgmises Hydro Energy õpetuses vaatleme saadaolevaid erinevat tüüpi turbiine, mida saaksime hüdroenergia tootmiseks oma vesiratta konstruktsioonile kinnitada.Kui soovite lisateavet Waterwheel Designi kohta ja kuidas toota oma elektrit vee jõul või saada rohkem teavet hüdroenergia kohta erinevate saadaolevate vesirataste konstruktsioonide kohta või uurida hüdroenergia eeliseid ja puudusi, klõpsake oma koopia tellimiseks siin. Amazonist täna elektri tootmiseks kasutatavate vesirataste põhimõtete ja ehituse kohta.
Postitusaeg: 25. juuni 2021
