Ջրային անիվների նախագծում հիդրոէներգետիկ նախագծի համար

Ջրային անիվների նախագծում հիդրոէներգիայի համար
հիդրո էներգիայի պատկերակՀիդրո էներգիան տեխնոլոգիա է, որը փոխակերպում է շարժվող ջրի կինետիկ էներգիան մեխանիկական կամ էլեկտրական էներգիայի, և ամենավաղ սարքերից մեկը, որն օգտագործվում էր շարժվող ջրի էներգիան օգտագործելի աշխատանքի վերածելու համար, Waterwheel Design-ն էր:
Ջրային անիվների ձևավորումը ժամանակի ընթացքում զարգացել է ջրային անիվներով, որոնք ուղղված են ուղղահայաց, ոմանք՝ հորիզոնական, իսկ մյուսները՝ կցված բարդ ճախարակներով և շարժակների միջոցով, բայց դրանք բոլորն էլ նախատեսված են կատարել նույն գործառույթը, և դա նույնպես «փոխակերպել շարժվող ջրի գծային շարժումը դեպի պտտվող շարժում, որը կարող է օգտագործվել պտտվող լիսեռի միջոցով դրան միացված ցանկացած մեքենա վարելու համար»:

Տիպիկ ջրային անիվի ձևավորում
Waterwheel Design-ի վաղ ձևավորումը բավականին պարզունակ և պարզ մեքենաներ էին, որոնք բաղկացած էին ուղղահայաց փայտե անիվից՝ փայտե շեղբերներով կամ դույլերով, որոնք հավասարապես ամրագրված էին իրենց շրջագծի շուրջ, բոլորը հենված էին հորիզոնական լիսեռի վրա, որի տակից հոսող ջրի ուժը անիվը շոշափող ուղղությամբ մղում էր շեղբերին: .
Այս ուղղահայաց ջրային անիվները զգալիորեն գերազանցում էին հին հույների և եգիպտացիների ավելի վաղ հորիզոնական ջրանիվների նախագծմանը, քանի որ նրանք կարող էին ավելի արդյունավետ գործել՝ շարժվող ջրի թափը վերածելով ուժի:Այնուհետև ճախարակները և մեխանիզմը կցվեցին ջրատարին, ինչը թույլ տվեց պտտվող լիսեռի ուղղությունը փոխել հորիզոնականից ուղղահայաց, որպեսզի գործարկեն ջրաղացաքարերը, սղոցված փայտը, մանրացնել հանքաքարը, դրոշմելը և կտրելը և այլն:

Ջրի անիվի դիզայնի տեսակները
Ջրային անիվների մեծ մասը հայտնի է նաև որպես ջրաղացներ կամ պարզապես ջրաղացներ, ուղղահայաց տեղադրված անիվներ են, որոնք պտտվում են հորիզոնական առանցքի շուրջ, և ջրային անիվների այս տեսակները դասակարգվում են ըստ այն եղանակի, որով ջուրը կիրառվում է անիվի վրա՝ համեմատած անիվի առանցքի հետ:Ինչպես կարող եք ակնկալել, ջրային անիվները համեմատաբար մեծ մեքենաներ են, որոնք պտտվում են ցածր անկյունային արագություններով և ունեն ցածր արդյունավետություն՝ կապված շփման կորուստների և դույլերի թերի լցման և այլնի հետ։
Ջրի գործողությունը, որը մղում է անիվների դույլերին կամ թիակներին, զարգացնում է ոլորող մոմենտ առանցքի վրա, սակայն անիվի տարբեր դիրքերից ջուրն ուղղելով դեպի այդ թիակներն ու դույլերը, պտտման արագությունը և դրա արդյունավետությունը կարող են բարելավվել:Ջրային անիվի նախագծման երկու ամենատարածված տեսակներն են՝ «ընդհատված ջրանիվը» և «գերանցված ջրանիվը»:

Undershot ջրային անիվների դիզայն
Undershot Water Wheel Design-ը, որը նաև հայտնի է որպես «հոսքի անիվ», հին հույների և հռոմեացիների կողմից նախագծված ամենաշատ օգտագործվող ջրանիվն էր, քանի որ այն կառուցելու համար ամենապարզ, ամենաէժան և ամենահեշտ տեսակն է:
Այս տեսակի ջրային անիվի ձևավորման մեջ անիվը ուղղակիորեն տեղադրվում է արագ հոսող գետի մեջ և հենվում է վերևից:Ներքևում գտնվող ջրի շարժումը հրում է անիվի ստորին մասում գտնվող սուզվող թիակների դեմ, ինչը թույլ է տալիս նրան պտտվել մեկ ուղղությամբ միայն ջրի հոսքի ուղղության համեմատ:
Ջրային անիվի դիզայնի այս տեսակը սովորաբար օգտագործվում է հարթ տարածքներում, առանց հողի բնական թեքության կամ որտեղ ջրի հոսքը բավական արագ է շարժվում:Համեմատած ջրային անիվի այլ նմուշների հետ՝ դիզայնի այս տեսակը շատ անարդյունավետ է, քանի որ ջրի պոտենցիալ էներգիայի ընդամենը 20%-ն օգտագործվում է անիվը իրականում պտտելու համար:Նաև ջրի էներգիան օգտագործվում է միայն մեկ անգամ անիվը պտտելու համար, որից հետո այն հոսում է մնացած ջրի հետ:
Անջատված ջրի անիվի մեկ այլ թերությունն այն է, որ այն պահանջում է մեծ քանակությամբ ջուր, որը շարժվում է արագությամբ:Հետևաբար, ստորջրյա անիվները սովորաբար գտնվում են գետերի ափերին, քանի որ փոքր առուները կամ առուները չունեն բավարար պոտենցիալ էներգիա շարժվող ջրում:
Անիվի արդյունավետությունը փոքր-ինչ բարելավելու եղանակներից մեկն այն է, որ գետի ջրից մի տոկոս շեղվի նեղ ալիքով կամ խողովակով, որպեսզի շեղված ջրի 100%-ն օգտագործվի անիվը պտտելու համար:Դրան հասնելու համար ներքևի անիվը պետք է լինի նեղ և շատ ճշգրիտ տեղավորվի ալիքի մեջ, որպեսզի ջուրը չթափվի կողմերից կամ ավելացնելով թիակների քանակը կամ չափը:

Overshot Waterwheel Design
The Overshot Water Wheel Design-ը ջրային անիվի դիզայնի ամենատարածված տեսակն է:Անիվն ավելի բարդ է իր կառուցմամբ և դիզայնով, քան նախորդ ջրային անիվը, քանի որ այն օգտագործում է դույլեր կամ փոքր խցիկներ ջուրը բռնելու և պահելու համար:
Այս դույլերը լցվում են ջրով, որը հոսում է անիվի վերևում:Լրիվ դույլերում ջրի գրավիտացիոն կշիռը հանգեցնում է նրան, որ անիվը պտտվում է իր կենտրոնական առանցքի շուրջ, քանի որ անիվի մյուս կողմի դատարկ դույլերը դառնում են ավելի թեթև:
Ջրային անիվների այս տեսակն օգտագործում է գրավիտացիա՝ ելքային հզորությունը բարելավելու համար, ինչպես նաև ինքնին ջուրը, այդպիսով գերազանցող ջրային անիվները շատ ավելի արդյունավետ են, քան թեթև գծերը, քանի որ գրեթե ամբողջ ջուրը և դրա քաշը օգտագործվում են ելքային հզորություն արտադրելու համար:Այնուամենայնիվ, ինչպես նախկինում, ջրի էներգիան օգտագործվում է միայն մեկ անգամ անիվը պտտելու համար, որից հետո այն հոսում է մնացած ջրի հետ:
Գերազանց ջրային անիվները կախված են գետի կամ առվակի վերևում և սովորաբար կառուցված են բլուրների կողքերին, որոնք ապահովում են ջրի մատակարարումը վերևից ցածր գլխով (վերևում գտնվող ջրի և գետի կամ գետի միջև ուղղահայաց հեռավորությունը) 5-ից մինչև -20 մետր.Փոքր ամբարտակը կամ ջրհեղեղը կարող է կառուցվել և օգտագործվել ջրի արագությունը դեպի անիվի վերևի մաս տանելու և ավելացնելու համար, ինչը նրան տալիս է ավելի շատ էներգիա, բայց դա ջրի ծավալն է, այլ ոչ թե արագությունը, որն օգնում է պտտել անիվը:

Ընդհանրապես, գերշահագործվող ջրային անիվները կառուցված են որքան հնարավոր է մեծ՝ անիվը պտտելու համար ջրի գրավիտացիոն քաշի առավելագույն հնարավոր հեռավորությունը տալու համար:Այնուամենայնիվ, մեծ տրամագծով ջրային անիվները կառուցելը ավելի բարդ է և թանկ՝ անիվի և ջրի քաշի պատճառով:
Երբ առանձին դույլերը լցվում են ջրով, ջրի գրավիտացիոն քաշը հանգեցնում է նրան, որ անիվը պտտվում է ջրի հոսքի ուղղությամբ:Քանի որ պտտման անկյունը մոտենում է անիվի հատակին, դույլի ներսում ջուրը թափվում է գետը կամ ներքևի առվակը, բայց դրա հետևում պտտվող դույլերի ծանրությունը ստիպում է անիվը շարունակել իր պտտման արագությունը:Դատարկ դույլը շարունակվում է պտտվող անիվի շուրջը, մինչև այն նորից բարձրանա վերև՝ պատրաստ լինելով ավելի շատ ջրով լցվելու, և ցիկլը կրկնվում է:Գերազանց անիվի նախագծման թերություններից մեկն այն է, որ ջուրն օգտագործվում է միայն մեկ անգամ, երբ այն հոսում է անիվի վրայով:

The Pitchback Waterwheel դիզայն
Pitchback Water Wheel Design-ը տարբերակ է նախորդ գերշահագործվող ջրանիվի համեմատ, քանի որ այն նաև օգտագործում է ջրի գրավիտացիոն քաշը՝ օգնելու պտտել անիվը, բայց այն նաև օգտագործում է կեղտաջրերի հոսքը դրա տակ՝ լրացուցիչ մղում տալու համար:Ջրաանիվի այս տիպի դիզայնը օգտագործում է ցածր գլխով սնուցման համակարգ, որն ապահովում է ջուրը անիվի վերին մասի մոտ՝ վերևի միջանցքից:
Ի տարբերություն ցատկած ջրային անիվի, որը ջուրն ուղղում էր ուղղակիորեն անիվի վրայով, որի պատճառով այն պտտվում է ջրի հոսքի ուղղությամբ, ջրային անիվը ջուրը ուղղահայաց դեպի ներքև սնուցում է ձագարի միջով և ներքևում գտնվող դույլի մեջ, ինչի հետևանքով անիվը պտտվում է հակառակ ուղղությամբ: ուղղությունը դեպի վերևում գտնվող ջրի հոսքը:
Ճիշտ այնպես, ինչպես նախորդ գերազանցված ջրանիվը, դույլերում ջրի գրավիտացիոն կշիռը հանգեցնում է նրան, որ անիվը պտտվում է, բայց ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ:Երբ պտտման անկյունը մոտենում է անիվի հատակին, դույլերի ներսում թակարդված ջուրը դատարկվում է ներքևում:Քանի որ դատարկ դույլը ամրացված է անիվի վրա, այն շարունակում է պտտվել անիվով, ինչպես նախկինում, մինչև նորից բարձրանա վերև, պատրաստ լինելով ավելի շատ ջրով լցվելու, և ցիկլը կրկնվում է:
Տարբերությունն այս անգամ այն ​​է, որ պտտվող դույլից դատարկված կեղտաջուրը հոսում է պտտվող անիվի ուղղությամբ (քանի որ այն այլ տեղ չունի գնալու), ինչպես պտտվող ջրանիվի սկզբունքը:Այսպիսով, պտտվող ջրանիվի հիմնական առավելությունն այն է, որ այն օգտագործում է ջրի էներգիան երկու անգամ՝ մեկ անգամ վերևից և մեկ անգամ՝ ներքևից՝ անիվը կենտրոնական առանցքի շուրջը պտտելու համար:
Արդյունքն այն է, որ ջրային անիվի նախագծման արդյունավետությունը մեծապես բարձրանում է մինչև ջրի էներգիայի ավելի քան 80%-ը, քանի որ այն պայմանավորված է ինչպես մուտքային ջրի գրավիտացիոն քաշով, այնպես էլ ջրի ուժով կամ ճնշումով, որն ուղղված է դույլերի մեջ վերևից, ինչպես նաև կեղտաջրերի հոսքը ներքևում, որը մղում է դույլերին:Թեև պտտվող ջրաանիվի թերությունն այն է, որ դրա համար անհրաժեշտ է մի փոքր ավելի բարդ ջրամատակարարման դասավորություն՝ անմիջապես անիվի վերևում՝ սահանքներով և միջանցքներով:

The Breastshot Waterwheel դիզայն
The Breastshot Water Wheel Design-ը ուղղահայաց տեղադրվող ջրանիվների դիզայնն է, որտեղ ջուրը մտնում է դույլերը առանցքի բարձրության մոտ կես ճանապարհով կամ հենց դրա վերևում, այնուհետև հոսում է ներքևում՝ անիվների պտտման ուղղությամբ:Ընդհանրապես, կրծքագեղձի ջրանիվը օգտագործվում է այն իրավիճակներում, երբ ջրի գլխիկը բավարար չէ վերևից վերևից դուրս եկող անիվի գերշահագործման կամ հետքայլի նախագծման համար:
Այստեղ թերությունն այն է, որ ջրի գրավիտացիոն քաշն օգտագործվում է պտույտի միայն մեկ քառորդի համար, ի տարբերություն նախկինում, որը պտույտի կեսն էր:Գլխի այս ցածր բարձրությունը հաղթահարելու համար ջրանիվների դույլերն ավելի լայն են պատրաստվում՝ ջրից անհրաժեշտ քանակությամբ պոտենցիալ էներգիա հանելու համար:
Կրծքագեղձի անիվները օգտագործում են ջրի մոտավորապես նույն գրավիտացիոն քաշը անիվը պտտելու համար, բայց քանի որ ջրի գլխի բարձրությունը մոտավորապես կիսով չափ է, քան սովորական ջրանիվը, դույլերը շատ ավելի լայն են, քան ջրանիվների նախորդ նմուշները՝ ջրի ծավալը մեծացնելու համար: բռնվել է դույլերի մեջ.Այս տեսակի դիզայնի թերությունը յուրաքանչյուր դույլով տեղափոխվող ջրի լայնության և քաշի ավելացումն է:Ինչպես pitchback դիզայնի դեպքում, կրծքագեղձի անիվը օգտագործում է ջրի էներգիան երկու անգամ, քանի որ ջրային անիվը նախատեսված է ջրի մեջ նստելու համար, ինչը թույլ է տալիս թափոնների ջրին օգնել անիվի պտտմանը, երբ այն հոսում է հոսանքով ներքև:

Էլեկտրաէներգիա արտադրեք՝ օգտագործելով ջրային անիվ
Պատմականորեն ջրի անիվները օգտագործվել են ալյուրի, հացահատիկի և այլ նման մեխանիկական աշխատանքների համար:Սակայն ջրային անիվները կարող են օգտագործվել նաև էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար, որը կոչվում է Hydro Power system:Միացնելով էլեկտրական գեներատորը ջրային անիվների պտտվող լիսեռին, ուղղակիորեն կամ անուղղակիորեն օգտագործելով շարժիչ գոտիները և ճախարակները, ջրային անիվները կարող են օգտագործվել օրական 24 ժամ շարունակ էներգիա արտադրելու համար, ի տարբերություն արևային էներգիայի:Եթե ​​ջրային անիվը ճիշտ է նախագծված, փոքր կամ «միկրո» հիդրոէլեկտրական համակարգը կարող է արտադրել բավականաչափ էլեկտրաէներգիա՝ միջին տան լուսավորությունը և/կամ էլեկտրական սարքերը սնուցելու համար:
Փնտրեք ջրային անիվների գեներատորներ, որոնք նախատեսված են դրա օպտիմալ ելքը համեմատաբար ցածր արագություններով ապահովելու համար:Փոքր նախագծերի համար փոքր DC շարժիչը կարող է օգտագործվել որպես ցածր արագության գեներատոր կամ ավտոմոբիլային գեներատոր, բայց դրանք նախատեսված են շատ ավելի բարձր արագություններով աշխատելու համար, ուստի կարող է պահանջվել փոխանցման որոշակի ձև:Հողմատուրբինային գեներատորը իդեալական ջրային անիվային գեներատոր է դարձնում, քանի որ այն նախատեսված է ցածր արագությամբ և բարձր ելքային աշխատանքի համար:
Եթե ​​ձեր տան կամ այգու մոտ կա բավականին արագ հոսող գետ կամ առու, որը կարող եք օգտագործել, ապա փոքրածավալ հիդրոէներգետիկ համակարգը կարող է ավելի լավ այլընտրանք լինել վերականգնվող էներգիայի այլ տեսակների, ինչպիսիք են «Քամու էներգիան» կամ «Արևային էներգիան»: քանի որ այն շատ ավելի քիչ տեսողական ազդեցություն ունի:Ինչպես նաև քամու և արևային էներգիայի պես, ցանցին միացված փոքր մասշտաբով ջրային անիվով գեներացնող համակարգով, որը միացված է տեղական կոմունալ ցանցին, ցանկացած էլեկտրաէներգիա, որը դուք արտադրում եք, բայց չեք օգտագործում, կարող է հետ վաճառվել էլեկտրաէներգիայի ընկերությանը:
Հիդրո էներգիայի մասին հաջորդ ձեռնարկում մենք կանդրադառնանք առկա տուրբինների տարբեր տեսակներին, որոնք մենք կարող ենք կցել հիդրոէներգիայի արտադրության մեր ջրանիվի նախագծմանը:Լրացուցիչ տեղեկությունների համար Waterwheel Design-ի մասին և ինչպես ստեղծել ձեր սեփական էլեկտրաէներգիան՝ օգտագործելով ջրի ուժը, կամ ստանալ ավելի շատ հիդրոէներգետիկ տեղեկատվություն առկա ջրային անիվի տարբեր նախագծերի մասին, կամ ուսումնասիրել հիդրոէներգիայի առավելություններն ու թերությունները, ապա սեղմեք այստեղ՝ ձեր պատճենը պատվիրելու համար: Amazon-ից այսօր՝ ջրային անիվների սկզբունքների և կառուցման մասին, որոնք կարող են օգտագործվել էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար: