जलविद्युत परियोजना के लिए वाटरव्हील डिजाइन

हाइड्रो एनर्जी के लिए वाटरव्हील डिजाइन
जल ऊर्जा आइकनहाइड्रो ऊर्जा एक ऐसी तकनीक है जो चलती पानी की गतिज ऊर्जा को यांत्रिक या विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करती है, और जल की ऊर्जा को प्रयोग करने योग्य कार्य में परिवर्तित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले शुरुआती उपकरणों में से एक वाटरव्हील डिज़ाइन था।
वाटर व्हील डिज़ाइन समय के साथ विकसित हुआ है जिसमें कुछ पानी के पहिये लंबवत उन्मुख होते हैं, कुछ क्षैतिज रूप से और कुछ विस्तृत पुली और गियर संलग्न होते हैं, लेकिन वे सभी एक ही कार्य करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और वह भी है, "चलते पानी की रैखिक गति को परिवर्तित करें एक रोटरी गति जिसका उपयोग घूर्णन शाफ्ट के माध्यम से इससे जुड़ी मशीनरी के किसी भी टुकड़े को चलाने के लिए किया जा सकता है"।

विशिष्ट वाटरव्हील डिजाइन
प्रारंभिक वाटरव्हील डिजाइन काफी आदिम और सरल मशीनें थीं जिनमें लकड़ी के ब्लेड या बाल्टियों के साथ एक ऊर्ध्वाधर लकड़ी का पहिया होता था, जो उनकी परिधि के चारों ओर समान रूप से तय होता था, सभी एक क्षैतिज शाफ्ट पर समर्थित होते थे, जिसके नीचे बहने वाले पानी के बल के साथ पहिया को ब्लेड के खिलाफ एक स्पर्शरेखा दिशा में धकेलता था। .
ये ऊर्ध्वाधर जलचक्र प्राचीन यूनानियों और मिस्रवासियों द्वारा पहले के क्षैतिज जलचक्र डिजाइन से काफी बेहतर थे, क्योंकि वे गतिमान पानी की गति को शक्ति में अनुवाद करने के लिए अधिक कुशलता से काम कर सकते थे।पुली और गियरिंग को तब वाटरव्हील से जोड़ा गया था, जिसने मिलस्टोन, आरा लकड़ी, क्रश अयस्क, स्टैम्पिंग और कटिंग आदि को संचालित करने के लिए क्षैतिज से ऊर्ध्वाधर तक घूमने वाले शाफ्ट की दिशा में बदलाव की अनुमति दी थी।

वाटर व्हील डिजाइन के प्रकार
अधिकांश वाटरव्हील जिन्हें वाटरमिल्स या केवल वाटर व्हील्स के रूप में भी जाना जाता है, एक क्षैतिज धुरी के चारों ओर घूमने वाले लंबवत घुड़सवार पहिये होते हैं, और इस प्रकार के वाटरव्हील को उस तरीके से वर्गीकृत किया जाता है जिसमें पहिया के धुरी के सापेक्ष पानी को पहिया पर लगाया जाता है।जैसा कि आप उम्मीद कर सकते हैं, वाटरव्हील अपेक्षाकृत बड़ी मशीनें हैं जो कम कोणीय गति से घूमती हैं, और घर्षण से होने वाले नुकसान और बाल्टी के अधूरे भरने आदि के कारण कम दक्षता वाली होती हैं।
पहियों की बाल्टी या पैडल के खिलाफ पानी की कार्रवाई से धुरी पर टोक़ विकसित होता है लेकिन इन पैडल और बाल्टी पर पानी को पहिया पर विभिन्न स्थितियों से निर्देशित करके रोटेशन की गति और इसकी दक्षता में सुधार किया जा सकता है।वाटरव्हील डिज़ाइन के दो सबसे सामान्य प्रकार "अंडरशॉट वॉटरव्हील" और "ओवरशॉट वॉटरव्हील" हैं।

अंडरशॉट वाटर व्हील डिजाइन
अंडरशॉट वाटर व्हील डिज़ाइन, जिसे "स्ट्रीम व्हील" के रूप में भी जाना जाता है, प्राचीन यूनानियों और रोमनों द्वारा डिज़ाइन किया गया सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला वाटरव्हील था क्योंकि यह निर्माण करने का सबसे सरल, सस्ता और आसान प्रकार का पहिया है।
इस प्रकार के वाटरव्हील डिज़ाइन में, पहिया को सीधे तेज बहने वाली नदी में रखा जाता है और ऊपर से समर्थित होता है।नीचे के पानी की गति, पहिए के निचले हिस्से पर डूबे हुए पैडल के खिलाफ एक धक्का देने वाली क्रिया पैदा करती है, जिससे वह पानी के प्रवाह की दिशा के सापेक्ष केवल एक दिशा में घूम सकता है।
इस प्रकार के वाटरव्हील डिज़ाइन का उपयोग आमतौर पर समतल क्षेत्रों में किया जाता है जहाँ भूमि का कोई प्राकृतिक ढलान नहीं होता है या जहाँ पानी का प्रवाह पर्याप्त रूप से तेज़ होता है।अन्य वाटरव्हील डिज़ाइनों की तुलना में, इस प्रकार का डिज़ाइन बहुत अक्षम है, पानी की संभावित ऊर्जा का 20% वास्तव में पहिया को घुमाने के लिए उपयोग किया जाता है।साथ ही पहिया को घुमाने के लिए केवल एक बार जल ऊर्जा का उपयोग किया जाता है, जिसके बाद यह शेष पानी के साथ बह जाता है।
अंडरशॉट वॉटर व्हील का एक और नुकसान यह है कि इसमें बड़ी मात्रा में पानी को गति से चलने की आवश्यकता होती है।इसलिए, अंडरशॉट वाटरव्हील आमतौर पर नदियों के किनारे स्थित होते हैं क्योंकि छोटी धाराओं या ब्रुकों में बहते पानी में पर्याप्त संभावित ऊर्जा नहीं होती है।
अंडरशॉट वाटरव्हील की दक्षता में थोड़ा सुधार करने का एक तरीका नदी में पानी के एक प्रतिशत को एक संकीर्ण चैनल या डक्ट के साथ मोड़ना है ताकि 100% डायवर्टेड पानी का उपयोग पहिया को घुमाने के लिए किया जा सके।इसे प्राप्त करने के लिए अंडरशॉट व्हील को संकीर्ण होना चाहिए और चैनल के भीतर बहुत सटीक रूप से फिट होना चाहिए ताकि पानी को किनारों के आसपास से निकलने से रोका जा सके या पैडल की संख्या या आकार को बढ़ाया जा सके।

ओवरशॉट वाटरव्हील डिजाइन
ओवरशॉट वाटर व्हील डिज़ाइन वाटरव्हील डिज़ाइन का सबसे सामान्य प्रकार है।ओवरशॉट वॉटरव्हील पिछले अंडरशॉट वॉटरव्हील की तुलना में इसके निर्माण और डिजाइन में अधिक जटिल है क्योंकि यह पानी को पकड़ने और रखने के लिए बाल्टी या छोटे डिब्बों का उपयोग करता है।
ये बाल्टियाँ पहिये के शीर्ष पर बहने वाले पानी से भर जाती हैं।पूर्ण बाल्टियों में पानी का गुरुत्वाकर्षण भार पहिया को अपनी केंद्रीय धुरी के चारों ओर घूमने का कारण बनता है क्योंकि पहिया के दूसरी तरफ की खाली बाल्टी हल्की हो जाती है।
इस प्रकार का पानी का पहिया उत्पादन के साथ-साथ पानी को भी बेहतर बनाने के लिए गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करता है, इस प्रकार ओवरशॉट वॉटरव्हील अंडरशॉट डिज़ाइन की तुलना में बहुत अधिक कुशल होते हैं क्योंकि लगभग सभी पानी और इसके वजन का उपयोग आउटपुट पावर का उत्पादन करने के लिए किया जा रहा है।हालांकि, पहले की तरह, पहिया को घुमाने के लिए केवल एक बार जल ऊर्जा का उपयोग किया जाता है, जिसके बाद यह शेष पानी के साथ बह जाता है।
ओवरशॉट वाटरव्हील एक नदी या धारा के ऊपर निलंबित होते हैं और आम तौर पर पहाड़ियों के किनारों पर बनाए जाते हैं जो ऊपर से पानी की आपूर्ति प्रदान करते हैं और 5 से 5 के बीच कम सिर (शीर्ष पर पानी और नदी या धारा के बीच लंबवत दूरी) के साथ होते हैं। -20 मीटर।एक छोटा बांध या मेड़ बनाया जा सकता है और दोनों चैनलों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है और पानी की गति को पहिया के शीर्ष तक बढ़ा सकता है जिससे इसे अधिक ऊर्जा मिलती है लेकिन यह इसकी गति के बजाय पानी की मात्रा है जो पहिया को घुमाने में मदद करती है।

आम तौर पर, ओवरशॉट वॉटरव्हील्स को जितना संभव हो उतना बड़ा बनाया जाता है ताकि पहिया को घुमाने के लिए पानी के गुरुत्वाकर्षण भार के लिए अधिकतम संभव सिर की दूरी दी जा सके।हालांकि, बड़े व्यास वाले जलचक्र अधिक जटिल होते हैं और पहिया और पानी के वजन के कारण निर्माण के लिए महंगे होते हैं।
जब अलग-अलग बाल्टियाँ पानी से भर जाती हैं, तो पानी का गुरुत्वाकर्षण भार पहिया को पानी के प्रवाह की दिशा में घुमाने का कारण बनता है।जैसे-जैसे रोटेशन का कोण पहिया के नीचे के करीब आता है, बाल्टी के अंदर का पानी नदी या नीचे की धारा में खाली हो जाता है, लेकिन इसके पीछे घूमने वाली बाल्टियों का वजन पहिया को अपनी घूर्णी गति के साथ जारी रखता है।खाली बाल्टी घूमने वाले पहिये के चारों ओर तब तक चलती रहती है जब तक कि वह वापस ऊपर तक नहीं पहुंच जाती और फिर से अधिक पानी भरने के लिए तैयार हो जाती है और चक्र दोहराता है।ओवरशॉट वाटरव्हील डिज़ाइन के नुकसानों में से एक यह है कि पानी केवल एक बार उपयोग किया जाता है क्योंकि यह पहिया के ऊपर बहता है।

पिचबैक वाटरव्हील डिजाइन
पिचबैक वाटर व्हील डिज़ाइन पिछले ओवरशॉट वॉटरव्हील पर एक भिन्नता है क्योंकि यह पहिया को घुमाने में मदद करने के लिए पानी के गुरुत्वाकर्षण भार का भी उपयोग करता है, लेकिन यह अतिरिक्त धक्का देने के लिए इसके नीचे के अपशिष्ट जल के प्रवाह का भी उपयोग करता है।इस प्रकार के वाटरव्हील डिज़ाइन में कम हेड इनफ़ीड सिस्टम का उपयोग किया जाता है जो ऊपर के एक पेंट्रो से पहिया के शीर्ष के पास पानी प्रदान करता है।
ओवरशॉट वाटरव्हील के विपरीत, जो पानी को सीधे पहिया के ऊपर घुमाता है, जिससे वह पानी के प्रवाह की दिशा में घूमता है, पिचबैक वॉटरव्हील एक फ़नल के माध्यम से और नीचे बाल्टी में पानी को लंबवत रूप से नीचे की ओर खिलाता है, जिससे पहिया विपरीत दिशा में घूमता है। ऊपर पानी के प्रवाह की दिशा।
पिछले ओवरशॉट वाटरव्हील की तरह, बाल्टियों में पानी का गुरुत्वाकर्षण भार पहिया को घुमाता है, लेकिन दक्षिणावर्त दिशा में।जैसे ही रोटेशन का कोण पहिया के नीचे के पास आता है, बाल्टी के अंदर फंसा पानी नीचे खाली हो जाता है।जैसे ही खाली बाल्टी पहिए से जुड़ी होती है, यह पहले की तरह पहिए के साथ घूमती रहती है जब तक कि यह वापस ऊपर तक नहीं पहुंच जाती और फिर से अधिक पानी भरने के लिए तैयार हो जाती है और चक्र दोहराता है।
इस बार अंतर यह है कि घूमने वाली बाल्टी से खाली किया गया अपशिष्ट जल अंडरशॉट वाटरव्हील प्रिंसिपल के समान घूमने वाले पहिये की दिशा में बह जाता है (क्योंकि इसमें कहीं और नहीं जाना है)।इस प्रकार पिचबैक वाटरव्हील का मुख्य लाभ यह है कि यह पानी की ऊर्जा का दो बार उपयोग करता है, एक बार ऊपर से और एक बार नीचे से अपनी केंद्रीय धुरी के चारों ओर घूमने के लिए।
इसका परिणाम यह होता है कि वाटरव्हील डिज़ाइन की दक्षता जल ऊर्जा के 80% से अधिक तक बढ़ जाती है क्योंकि यह आने वाले पानी के गुरुत्वाकर्षण भार और ऊपर से बाल्टियों में निर्देशित पानी के बल या दबाव दोनों द्वारा संचालित होती है, जैसा कि साथ ही बाल्टियों के खिलाफ धकेलने वाले अपशिष्ट जल का प्रवाह।हालांकि पिचबैक वाटरव्हील का नुकसान यह है कि इसे च्यूट और पेंट्रो के साथ सीधे पहिया के ऊपर थोड़ी अधिक जटिल जल आपूर्ति व्यवस्था की आवश्यकता होती है।

ब्रेस्टशॉट वाटरव्हील डिजाइन
ब्रेस्टशॉट वाटर व्हील डिज़ाइन एक और वर्टिकल-माउंटेड वाटरव्हील डिज़ाइन है, जहाँ पानी बाल्टियों में धुरी की ऊँचाई पर, या उसके ठीक ऊपर में प्रवेश करता है, और फिर पहियों के घूमने की दिशा में नीचे की ओर बहता है।आम तौर पर, ब्रेस्टशॉट वॉटरव्हील का उपयोग उन स्थितियों में किया जाता है, जब पानी का सिर ऊपर से ओवरशॉट या पिचबैक वॉटरव्हील डिज़ाइन को पावर देने के लिए अपर्याप्त होता है।
यहां नुकसान यह है कि पानी का गुरुत्वाकर्षण भार केवल एक चौथाई घूर्णन के लिए उपयोग किया जाता है, जो पहले आधे घूर्णन के लिए था।इस कम सिर की ऊंचाई को दूर करने के लिए, पानी से संभावित ऊर्जा की आवश्यक मात्रा निकालने के लिए वाटरव्हील की बाल्टियों को चौड़ा किया जाता है।
ब्रेस्टशॉट वॉटरव्हील्स व्हील को घुमाने के लिए पानी के गुरुत्वाकर्षण भार के बारे में उपयोग करते हैं, लेकिन चूंकि पानी की सिर की ऊंचाई एक सामान्य ओवरशॉट वॉटरव्हील की तुलना में लगभग आधी होती है, पानी की मात्रा बढ़ाने के लिए बाल्टी पिछले वाटरव्हील डिज़ाइन की तुलना में बहुत व्यापक होती है। बाल्टियों में पकड़ा गया।इस प्रकार के डिजाइन का नुकसान प्रत्येक बाल्टी द्वारा किए जा रहे पानी की चौड़ाई और वजन में वृद्धि है।पिचबैक डिज़ाइन की तरह, ब्रेस्टशॉट व्हील पानी की ऊर्जा का दो बार उपयोग करता है क्योंकि वाटरव्हील को पानी में बैठने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे अपशिष्ट जल पहिया के घूमने में मदद करता है क्योंकि यह नीचे की ओर बहता है।

वाटरव्हील का उपयोग करके बिजली उत्पन्न करें
ऐतिहासिक रूप से पानी के पहियों का उपयोग आटा, अनाज और ऐसे अन्य यांत्रिक कार्यों के लिए किया जाता रहा है।लेकिन पानी के पहियों का इस्तेमाल बिजली पैदा करने के लिए भी किया जा सकता है, जिसे हाइड्रो पावर सिस्टम कहा जाता है।ड्राइव बेल्ट और पुली का उपयोग करते हुए प्रत्यक्ष या परोक्ष रूप से शाफ्ट को घुमाने वाले वाटरव्हील से विद्युत जनरेटर को जोड़कर, सौर ऊर्जा के विपरीत, वाटरव्हील का उपयोग दिन में लगातार 24 घंटे बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है।यदि वाटरव्हील को सही ढंग से डिज़ाइन किया गया है, तो एक छोटा या "सूक्ष्म" जलविद्युत प्रणाली एक औसत घर में बिजली की रोशनी और/या बिजली के उपकरणों के लिए पर्याप्त बिजली का उत्पादन कर सकती है।
अपेक्षाकृत कम गति पर अपना इष्टतम उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन किए गए वाटर व्हील जेनरेटर की तलाश करें।छोटी परियोजनाओं के लिए, एक छोटी डीसी मोटर का उपयोग कम गति वाले जनरेटर या ऑटोमोटिव अल्टरनेटर के रूप में किया जा सकता है, लेकिन इन्हें बहुत अधिक गति से काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, इसलिए किसी प्रकार के गियरिंग की आवश्यकता हो सकती है।एक पवन टरबाइन जनरेटर एक आदर्श वाटरव्हील जनरेटर बनाता है क्योंकि इसे कम गति, उच्च आउटपुट ऑपरेशन के लिए डिज़ाइन किया गया है।
यदि आपके घर या बगीचे के पास काफी तेज बहने वाली नदी या नाला है जिसका आप उपयोग कर सकते हैं, तो एक छोटे पैमाने की जल विद्युत प्रणाली अक्षय ऊर्जा स्रोतों के अन्य रूपों जैसे "पवन ऊर्जा" या "सौर ऊर्जा" के लिए एक बेहतर विकल्प हो सकती है। "क्योंकि इसका दृश्य प्रभाव बहुत कम है।इसके अलावा पवन और सौर ऊर्जा की तरह, स्थानीय उपयोगिता ग्रिड से जुड़े ग्रिड से जुड़े छोटे पैमाने के वाटरव्हील डिज़ाइन किए गए जनरेटिंग सिस्टम के साथ, कोई भी बिजली जो आप उत्पन्न करते हैं लेकिन उपयोग नहीं करते हैं उसे वापस बिजली कंपनी को बेचा जा सकता है।
हाइड्रो एनर्जी के बारे में अगले ट्यूटोरियल में, हम उपलब्ध विभिन्न प्रकार के टर्बाइनों को देखेंगे जिन्हें हम पनबिजली उत्पादन के लिए अपने वाटरव्हील डिज़ाइन से जोड़ सकते हैं।वाटरव्हील डिज़ाइन के बारे में अधिक जानकारी के लिए और पानी की शक्ति का उपयोग करके अपनी खुद की बिजली कैसे उत्पन्न करें, या उपलब्ध विभिन्न वाटरव्हील डिज़ाइनों के बारे में अधिक जल ऊर्जा जानकारी प्राप्त करें, या हाइड्रो ऊर्जा के फायदे और नुकसान का पता लगाने के लिए, फिर अपनी कॉपी ऑर्डर करने के लिए यहां क्लिक करें। अमेज़ॅन से आज पानी के पहिये के सिद्धांतों और निर्माण के बारे में जो बिजली पैदा करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।