Deseño de nodos hidráulicos para a enerxía hidráulica
icona de enerxía hidráulica A enerxía hidráulica é unha tecnoloxía que converte a enerxía cinética da auga en movemento en enerxía mecánica ou eléctrica, e un dos primeiros dispositivos utilizados para converter a enerxía da auga en movemento en traballo utilizable foi o deseño da noria hidráulica.
O deseño da roda de auga evolucionou co paso do tempo, con algunhas rodas de auga orientadas verticalmente, outras horizontalmente e outras con elaboradas poleas e engrenaxes unidas, pero todas elas están deseñadas para facer a mesma función e iso é tamén, "converter o movemento lineal da auga en movemento en un movemento rotatorio que se pode utilizar para conducir calquera peza de maquinaria conectada a ela mediante un eixe rotativo”.
Deseño típico da noria
Os primeiros deseños de Waterwheel eran máquinas bastante primitivas e simples que consistían nunha roda vertical de madeira con láminas de madeira ou cubos fixados igualmente ao redor da súa circunferencia, todos apoiados nun eixe horizontal coa forza da auga que flúe por debaixo dela empurrando a roda nunha dirección tanxencial contra as aspas. .
Estas rodas hidráulicas verticais eran moi superiores ao deseño anterior da roda hidráulica horizontal dos antigos gregos e exipcios, porque podían funcionar de forma máis eficiente traducindo o impulso da auga en movemento en potencia.A continuación uníronse poleas e engrenaxes á roda hidráulica, o que permitía cambiar a dirección dun eixe rotativo de horizontal a vertical para operar moas, serrar madeira, triturar mineral, estampar e cortar, etc.
Tipos de deseño da roda de auga
A maioría das rodas hidráulicas tamén coñecidas como muíños de auga ou simplemente rodas de auga, son rodas montadas verticalmente que xiran sobre un eixe horizontal, e estes tipos de rodas hidráulicas clasifícanse pola forma en que se aplica a auga á roda, en relación ao eixe da roda.Como é de esperar, as rodas hidráulicas son máquinas relativamente grandes que xiran a baixas velocidades angulares, e teñen unha baixa eficiencia, debido ás perdas por rozamento e ao enchido incompleto dos cubos, etc.
A acción da auga que empurra contra os cubos ou paletas das rodas desenvolve un par de torsión no eixe pero dirixindo a auga a estas paletas e cubos desde diferentes posicións sobre a roda pódese mellorar a velocidade de rotación e a súa eficiencia.Os dous tipos máis comúns de deseño de roda hidráulica son a "roda hidráulica por debaixo" e a "roda hidráulica sobrepasada".
Deseño da roda de auga Undershot
O deseño de rodas de auga Undershot, tamén coñecido como "roda de augas", foi o tipo de roda hidráulica máis comúnmente deseñada polos antigos gregos e romanos xa que é o tipo de roda máis sinxelo, barato e fácil de construír.
Neste tipo de deseño de roda hidráulica, a roda simplemente colócase directamente nun río de caudal rápido e se apoia desde arriba.O movemento da auga abaixo crea unha acción de empuxe contra as paletas mergulladas na parte inferior da roda, permitíndolle xirar nunha dirección só en relación á dirección do fluxo da auga.
Este tipo de deseño de roda hidráulica úsase xeralmente en áreas planas sen pendente natural do terreo ou onde o fluxo de auga se move o suficientemente rápido.En comparación cos outros deseños de roda hidráulica, este tipo de deseño é moi ineficiente, xa que só o 20% da enerxía potencial das augas se utiliza para facer xirar realmente a roda.Tamén a enerxía das augas úsase só unha vez para facer xirar a roda, despois de que flúe co resto da auga.
Outra desvantaxe da roda de auga por debaixo é que require grandes cantidades de auga que se move a gran velocidade.Polo tanto, as rodas hidráulicas adoitan situarse nas beiras dos ríos, xa que os regatos ou regatos máis pequenos non teñen enerxía potencial suficiente na auga en movemento.
Unha forma de mellorar lixeiramente a eficiencia dunha roda hidráulica inferior é desviar unha porcentaxe da auga do río ao longo dunha canle ou conduto estreito para que o 100% da auga desviada se use para facer xirar a roda.Para conseguir isto, a roda inferior ten que ser estreita e encaixar con moita precisión dentro da canle para evitar que a auga escapa polos lados ou aumentando o número ou o tamaño das remos.
Deseño de roda hidráulica de sobresalto
O deseño da roda de auga Overshot é o tipo máis común de deseño da roda hidráulica.A roda hidráulica sobrepasada é máis complicada na súa construción e deseño que a anterior roda hidráulica inferior, xa que utiliza baldes ou pequenos compartimentos para atrapar e reter a auga.
Estes baldes énchense de auga que flúe na parte superior da roda.O peso gravitatorio da auga nos cubos cheos fai que a roda xire arredor do seu eixe central a medida que os baldes baleiros do outro lado da roda se fan máis lixeiros.
Este tipo de roda hidráulica usa a gravidade para mellorar a produción, así como a propia auga, polo que as rodas hidráulicas superadas son moito máis eficientes que os deseños inferiores, xa que case toda a auga e o seu peso utilízanse para producir potencia de saída.Non obstante, como antes, a enerxía da auga úsase só unha vez para facer xirar a roda, despois de que flúe co resto da auga.
As rodas hidráulicas sobrepasadas están suspendidas por riba dun río ou regato e, xeralmente, están construídas nos lados dos outeiros, proporcionando un abastecemento de auga desde arriba cunha altura baixa (a distancia vertical entre a auga na parte superior e o río ou regato abaixo) de entre 5 e -20 metros.Pódese construír un pequeno encoro ou vertedoiro para canalizar e aumentar a velocidade da auga ata a parte superior da roda, dándolle máis enerxía, pero é o volume de auga e non a súa velocidade o que axuda a xirar a roda.
Xeralmente, as rodas hidráulicas de sobrepropósito están construídas o máis grandes posibles para dar a maior distancia de cabeza posible para que o peso gravitatorio da auga xire a roda.Non obstante, as rodas hidráulicas de gran diámetro son máis complicadas e caras de construír debido ao peso da roda e da auga.
Cando os baldes individuais están cheos de auga, o peso gravitatorio da auga fai que a roda xire na dirección do fluxo de auga.A medida que o ángulo de rotación se aproxima ao fondo da roda, a auga dentro do cubo desemboca no río ou arroio de abaixo, pero o peso dos cubos que xiran detrás fai que a roda continúe coa súa velocidade de rotación.O balde baleiro continúa ao redor da roda xiratoria ata que volve subir á parte superior de novo listo para encher máis auga e o ciclo repítese.Unha das desvantaxes dun deseño de roda hidráulica sobrepasada é que a auga só se usa unha vez mentres flúe sobre a roda.
O deseño de Pitchback Waterwheel
O deseño da roda hidráulica de Pitchback é unha variación da anterior roda hidráulica, xa que tamén utiliza o peso gravitatorio da auga para axudar a xirar a roda, pero tamén utiliza o fluxo das augas residuais debaixo dela para dar un impulso extra.Este tipo de deseño de roda hidráulica usa un sistema de alimentación de cabeza baixa que proporciona a auga preto da parte superior da roda desde un fondo superior.
A diferenza da roda hidráulica sobrepasada que canalizaba a auga directamente sobre a roda facéndoa xirar na dirección do fluxo da auga, a roda hidráulica de retroceso alimenta a auga verticalmente cara abaixo a través dun funil e ata o cubo de abaixo facendo que a roda xire no sentido contrario. dirección ao fluxo da auga enriba.
Do mesmo xeito que a anterior roda hidráulica, o peso gravitatorio da auga nos cubos fai que a roda xire pero en sentido contrario ás agullas do reloxo.Cando o ángulo de rotación se aproxima á parte inferior da roda, a auga atrapada no interior dos baldes baleira abaixo.A medida que o cubo baleiro está unido á roda, esta segue xirando coa roda como antes ata que volve subir á parte superior de novo listo para encher máis auga e o ciclo repítese.
A diferenza desta vez é que as augas residuais baleiradas do cubo xiratorio flúen na dirección da roda xiratoria (xa que non ten outro lugar a onde ir), de xeito similar ao principal da roda hidráulica inferior.Así, a principal vantaxe da roda hidráulica de pitchback é que utiliza a enerxía da auga dúas veces, unha desde arriba e outra desde abaixo para xirar a roda arredor do seu eixe central.
O resultado é que a eficiencia do deseño da roda hidráulica increméntase moito ata máis do 80% da enerxía da auga, xa que é impulsada tanto polo peso gravitacional da auga entrante como pola forza ou presión da auga dirixida aos baldes desde arriba, como así como o fluxo das augas residuais abaixo empurrando contra os cubos.Aínda que a desvantaxe dunha roda hidráulica de pitchback é que necesita unha disposición de abastecemento de auga un pouco máis complexa directamente enriba da roda con tolvas e pinoughs.
O deseño da roda de auga Breastshot
O deseño da roda de auga Breastshot é outro deseño de roda hidráulica montada verticalmente onde a auga entra nos baldes a media altura á altura do eixe, ou xusto por enriba dela, e logo sae pola parte inferior na dirección da rotación das rodas.Xeralmente, a roda hidráulica utilízase en situacións nas que a cabeza de auga é insuficiente para alimentar un deseño de roda hidráulica de sobrepropósito ou de retroceso desde arriba.
A desvantaxe aquí é que o peso gravitatorio da auga só se usa durante aproximadamente unha cuarta parte da rotación, a diferenza do anterior, que era para a metade da rotación.Para superar esta baixa altura da cabeza, os baldes das rodas hidráulicas fanse máis anchos para extraer a cantidade necesaria de enerxía potencial da auga.
As rodas hidráulicas de pecho usan aproximadamente o mesmo peso gravitatorio da auga para facer xirar a roda, pero como a altura da cabeza da auga é ao redor da metade que unha roda hidráulica típica, os baldes son moito máis anchos que os deseños anteriores de rodas hidráulicas para aumentar o volume de auga. atrapados nos cubos.A desvantaxe deste tipo de deseño é o aumento do ancho e do peso da auga que leva cada balde.Do mesmo xeito que co deseño de pitchback, a roda de peito usa a enerxía da auga dúas veces xa que a roda hidráulica está deseñada para sentarse na auga, o que permite que as augas residuais axuden na rotación da roda mentres flúe río abaixo.
Xerar electricidade mediante unha roda hidráulica
Históricamente, as rodas hidráulicas utilizáronse para moer fariña, cereais e outras tarefas mecánicas deste tipo.Pero as rodas hidráulicas tamén se poden usar para a xeración de electricidade, chamado sistema de enerxía hidráulica.Ao conectar un xerador eléctrico ao eixe xiratorio das rodas hidráulicas, ben directa ou indirectamente mediante correas de transmisión e poleas, as rodas hidráulicas poden usarse para xerar enerxía continuamente as 24 horas do día a diferenza da enerxía solar.Se a noria hidráulica está deseñada correctamente, un sistema hidroeléctrico pequeno ou "micro" pode producir electricidade suficiente para alimentar a iluminación e/ou os aparellos eléctricos nunha casa normal.
Busca xeradores de roda hidráulica deseñados para producir o seu rendemento óptimo a velocidades relativamente baixas.Para proxectos pequenos, pódese usar un pequeno motor de CC como xerador de baixa velocidade ou alternador de automóbiles, pero estes están deseñados para funcionar a velocidades moito máis altas, polo que pode ser necesario algún tipo de engrenaxe.Un xerador de turbina eólica é un xerador de roda hidráulica ideal, xa que está deseñado para funcionar a baixa velocidade e alta potencia.
Se hai un río ou un regato de caudal bastante rápido preto da túa casa ou xardín que podes usar, entón un sistema de enerxía hidroeléctrica a pequena escala pode ser unha mellor alternativa a outras formas de fontes de enerxía renovables como a "Eólica" ou a "Enerxía solar". ” xa que ten moito menos impacto visual.Tamén do mesmo xeito que a enerxía eólica e solar, cun sistema de xeración de pequena escala conectado á rede de auga deseñado conectado á rede de servizos públicos local, calquera electricidade que xere pero non use pódese vender de novo á compañía eléctrica.
No seguinte tutorial sobre a enerxía hidráulica, analizaremos os diferentes tipos de turbinas dispoñibles que poderiamos unir ao noso deseño de roda hidráulica para a xeración de enerxía hidroeléctrica.Para obter máis información sobre Waterwheel Design e como xerar a súa propia electricidade usando o poder da auga, ou obter máis información sobre a enerxía hidráulica sobre os distintos deseños de waterwheel dispoñibles, ou para explorar as vantaxes e desvantaxes da enerxía hidráulica, prema aquí para solicitar a súa copia. de Amazon hoxe sobre os principios e a construción das rodas hidráulicas que se poden utilizar para xerar electricidade.
Hora de publicación: 25-Xun-2021
