Гидроэнергетикаға арналған су дөңгелегі дизайны
гидроэнергетика iconГидроэнергия — қозғалатын судың кинетикалық энергиясын механикалық немесе электр энергиясына түрлендіретін технология және қозғалатын судың энергиясын пайдалы жұмысқа түрлендіру үшін қолданылған ең алғашқы құрылғылардың бірі су дөңгелегі дизайны болды.
Су дөңгелегі дизайны уақыт өте келе кейбір су дөңгелектері тігінен, кейбіреулерінде көлденең, ал кейбіреулерінде күрделі шкивтер мен берілістер бекітілгенімен дамыды, бірақ олардың барлығы бірдей функцияны орындауға арналған және бұл да «жылжымалы судың сызықтық қозғалысын түрлендіреді. айналмалы білік арқылы оған қосылған кез келген машина бөлігін жүргізу үшін пайдалануға болатын айналмалы қозғалыс».
Әдеттегі су дөңгелегі дизайны
Ертедегі су дөңгелегі дизайны дөңгелекті пышақтарға қарсы тангенциалды бағытта итеретін, астынан ағып жатқан судың күшімен көлденең білікке тірелген ағаш қалақтары немесе шелектері бар тік ағаш дөңгелектен тұратын өте қарапайым және қарапайым машиналар болды. .
Бұл тік су доңғалақтары ежелгі гректер мен египеттіктердің бұрынғы көлденең су дөңгелегі дизайнына қарағанда әлдеқайда жоғары болды, өйткені олар қозғалатын судың импульсін қуатқа айналдыру арқылы тиімдірек жұмыс істей алады.Содан кейін диірмен тастарын басқару, ағашты аралау, кенді ұсақтау, штамптау және кесу және т.
Су дөңгелегі конструкциясының түрлері
Су диірмендері немесе жай су дөңгелектері деп те аталатын көптеген су дөңгелектері көлденең осьте айналатын тігінен орнатылған дөңгелектер болып табылады және су дөңгелектерінің бұл түрлері доңғалақ осіне қатысты судың доңғалаққа түсу тәсілі бойынша жіктеледі.Сіз күткендей, су доңғалақтары төмен бұрыштық жылдамдықпен айналатын салыстырмалы түрде үлкен машиналар болып табылады және үйкеліс жоғалтуынан және шелектердің толық толтырылмауынан және т.б. әсерінен төмен тиімділікке ие.
Доңғалақтардың шелектеріне немесе қалақшаларына қарсы итермелейтін судың әрекеті осьте айналу моментін дамытады, бірақ суды осы қалақтарға және шелектерге дөңгелектегі әртүрлі позициялардан бағыттау арқылы айналу жылдамдығын және оның тиімділігін арттыруға болады.Су дөңгелегі дизайнының ең көп тараған екі түрі - «төменгі су дөңгелегі» және «шамадан тыс су дөңгелегі».
Су астындағы доңғалақтың дизайны
«Ағынды дөңгелегі» деп те аталатын Undershot Water Wheel дизайны ежелгі гректер мен римдіктер жасаған су доңғалақтарының ең жиі қолданылатын түрі болды, өйткені бұл доңғалақтың ең қарапайым, ең арзан және құрастырылуы ең оңай түрі.
Су дөңгелегі дизайнының бұл түрінде доңғалақ жылдам ағып жатқан өзенге жай орналастырылады және жоғарыдан тіреледі.Төмендегі судың қозғалысы доңғалақтың төменгі бөлігіндегі суға батқан қалақтарға қарсы итеру әрекетін жасайды, бұл оның су ағынының бағытына қатысты тек бір бағытта айналуына мүмкіндік береді.
Су дөңгелегі дизайнының бұл түрі әдетте жердің табиғи еңісі жоқ немесе су ағыны жеткілікті жылдам қозғалатын жазық жерлерде қолданылады.Басқа су дөңгелегі конструкцияларымен салыстырғанда, дизайнның бұл түрі өте тиімсіз, судың потенциалдық энергиясының 20% аз ғана дөңгелекті айналдыруға жұмсалады.Сондай-ақ судың энергиясы дөңгелекті айналдыру үшін бір рет қана жұмсалады, содан кейін ол қалған сумен бірге ағып кетеді.
Су астындағы доңғалақтың тағы бір кемшілігі - ол жылдамдықпен қозғалатын судың көп мөлшерін қажет етеді.Сондықтан су астындағы доңғалақтар әдетте өзендердің жағасында орналасады, өйткені кішірек бұлақтар немесе бұлақтар қозғалатын суда жеткілікті потенциалдық энергияға ие емес.
Төменгі су дөңгелегі тиімділігін аздап жақсартудың бір жолы өзендегі судың белгілі бір бөлігін тар арна немесе арна бойымен бұру болып табылады, осылайша бұрылған судың 100% дөңгелекті айналдыруға жұмсалады.Бұған қол жеткізу үшін астыңғы доңғалақ тар болуы керек және судың бүйірлерінен ағып кетуіне жол бермеу үшін немесе қалақтардың санын немесе өлшемін ұлғайту арқылы арнаға өте дәл сәйкес келуі керек.
Overshot Waterwheel дизайны
Overshot Water Wheel дизайны - су дөңгелегі дизайнының ең көп таралған түрі.Алдыңғы астындағы су дөңгелегімен салыстырғанда оның құрылысы мен дизайны күрделірек, өйткені ол суды ұстау және ұстау үшін шелектерді немесе шағын бөліктерді пайдаланады.
Бұл шелектер дөңгелектің жоғарғы жағында ағып жатқан сумен толтырылады.Толық шелектердегі судың гравитациялық салмағы доңғалақтың орталық осінің айналасында айналуына әкеледі, өйткені дөңгелектің екінші жағындағы бос шелектер жеңілірек болады.
Су доңғалақтарының бұл түрі шығаруды, сондай-ақ судың өзін жақсарту үшін гравитацияны пайдаланады, осылайша шамадан тыс су дөңгелектері төмен түсірілген конструкцияларға қарағанда әлдеқайда тиімді, өйткені судың барлығы дерлік және оның салмағы шығыс қуатын өндіру үшін пайдаланылады.Дегенмен, бұрынғыдай, судың энергиясы дөңгелекті айналдыру үшін бір рет қана жұмсалады, содан кейін ол қалған сумен бірге ағып кетеді.
Төменгі су дөңгелектері өзеннің немесе бұлақтың үстіне ілінеді және әдетте 5-тен 5-ге дейінгі төмен басымен (жоғарғы жағындағы су мен төменгі өзен немесе ағын арасындағы тік қашықтық) жоғарыдан су беруді қамтамасыз ететін төбелердің бүйірлеріне салынады. -20 метр.Кішкентай бөгет немесе бөген салуға және оны доңғалақтың жоғарғы жағына судың жылдамдығын арттыруға және оған көбірек энергия беруге болады, бірақ бұл дөңгелекті айналдыруға көмектесетін оның жылдамдығынан гөрі судың көлемі.
Әдетте, доңғалақты айналдыру үшін судың гравитациялық салмағына ең үлкен қашықтықты беру үшін шамадан тыс су дөңгелектері мүмкіндігінше үлкен етіп салынған.Дегенмен, үлкен диаметрлі су доңғалақтары дөңгелек пен судың салмағына байланысты күрделірек және қымбатырақ.
Жеке шелектер сумен толтырылған кезде, судың гравитациялық салмағы дөңгелекті су ағынының бағытына қарай айналдырады.Айналу бұрышы доңғалақтың түбіне жақындаған сайын шелек ішіндегі су астындағы өзенге немесе ағынға ағып кетеді, бірақ оның артында айналатын шелектердің салмағы дөңгелекті айналу жылдамдығымен жалғастырады.Бос шелек қайтадан жоғарыға көтеріліп, көбірек су толтыруға дайын болғанша және цикл қайталанғанша айналмалы дөңгелектің айналасында жүреді.Шамадан тыс су дөңгелегі дизайнының кемшіліктерінің бірі - су дөңгелектің үстінен ағып жатқанда тек бір рет пайдаланылады.
Pitchback су дөңгелегі дизайны
Pitchback су дөңгелегі дизайны алдыңғы шамадан тыс су дөңгелегінің нұсқасы болып табылады, өйткені ол дөңгелекті айналдыруға көмектесу үшін судың гравитациялық салмағын да пайдаланады, бірақ қосымша итеру үшін оның астындағы ағынды судың ағынын да пайдаланады.Су дөңгелегі дизайнының бұл түрі суды доңғалақтың үстіңгі жағына жоғарыдағы шұңқырдан қамтамасыз ететін төмен басын беру жүйесін пайдаланады.
Суды доңғалақтың үстінен тікелей өткізіп, оның су ағынының бағытына қарай айналуына себепші болатын су дөңгелегінен айырмашылығы, кері су дөңгелегі суды шұңқыр арқылы тігінен төмен және төменгі шелекке жібереді, бұл дөңгелекті керісінше айналдырады. жоғарыдағы су ағынының бағыты.
Алдыңғы шамадан тыс су дөңгелегі сияқты, шелектегі судың гравитациялық салмағы дөңгелекті сағат тіліне қарсы бағытта айналдырады.Айналу бұрышы доңғалақтың түбіне жақындаған сайын, шелектердің ішіндегі су төменге ағып кетеді.Бос шелек доңғалаққа бекітілген кезде, ол қайтадан жоғарыға көтеріліп, көбірек су толтыруға дайын болғанша және цикл қайталанғанша бұрынғыдай дөңгелекпен айналуды жалғастырады.
Бұл жолдың айырмашылығы, айналмалы шелектен босатылған ағынды су айналмалы дөңгелектің бағытына қарай ағып кетеді (өйткені оның басқа баратын жері жоқ), астындағы су дөңгелегі принципіне ұқсас.Осылайша, кері айналмалы су доңғалағының басты артықшылығы - ол дөңгелекті орталық осінің айналасында айналдыру үшін судың энергиясын екі рет, бір рет жоғарыдан және бір рет төменнен пайдаланады.
Нәтижесінде су дөңгелегі конструкциясының тиімділігі су энергиясының 80%-дан астамына дейін айтарлықтай артады, өйткені ол түсетін судың гравитациялық салмағымен де, шелектерге жоғарыдан бағытталған судың күшімен немесе қысымымен де қозғалады. сондай-ақ шелектерге қарсы итермелейтін астындағы ағынды судың ағыны.Артқы су дөңгелегінің кемшілігі мынада, ол доңғалақтың үстінде, шұңқырлар мен ойықтары бар сәл күрделірек сумен жабдықтауды қажет етеді.
Breastshot Waterwheel дизайны
Breastshot Water Wheel дизайны - бұл су шелектерге ось биіктігінде шамамен жарты жолға немесе одан сәл жоғары түсетін, содан кейін дөңгелектердің айналу бағыты бойынша төменгі жағынан ағып шығатын басқа тігінен орнатылған су дөңгелегі дизайны.Әдетте, су дөңгелегі судың басы шамадан тыс немесе кері су дөңгелегі дизайнын жоғарыдан қуаттандыру үшін жеткіліксіз болған жағдайда қолданылады.
Мұндағы кемшілік - судың гравитациялық салмағы айналудың төрттен бір бөлігіне ғана пайдаланылады, бұрын айналудың жартысы үшін болған.Бұл төмен бас биіктігін жеңу үшін судан әлеуетті энергияның қажетті мөлшерін алу үшін су дөңгелектерінің шелектері кеңірек жасалады.
Breastshot су дөңгелектері дөңгелекті айналдыру үшін судың шамамен бірдей гравитациялық салмағын пайдаланады, бірақ судың басының биіктігі әдеттегі шамадан тыс су дөңгелегі биіктігінің жартысына жуығы болғандықтан, шелектер су көлемін ұлғайту үшін алдыңғы су дөңгелектерінің конструкцияларынан әлдеқайда кеңірек. шелектерге ұсталды.Бұл дизайн түрінің кемшілігі - әр шелек тасымалдайтын судың ені мен салмағының ұлғаюы.Дөңгелек суда отыруға арналған, бұл ағынды судың ағынмен ағып бара жатқанда дөңгелектің айналуына көмектесуіне мүмкіндік беретіндіктен, трус дөңгелегі судың энергиясын екі рет пайдаланады.
Су дөңгелегі арқылы электр энергиясын өндіру
Тарихта су дөңгелектері ұн, жарма және басқа да осындай механикалық тапсырмаларды тарту үшін қолданылған.Бірақ су дөңгелектерін гидроэнергетикалық жүйе деп аталатын электр энергиясын өндіру үшін де пайдалануға болады.Электр генераторын су дөңгелектерінің айналмалы білігіне тікелей немесе жанама түрде жетекші белдіктер мен шығырларды пайдалана отырып қосу арқылы су дөңгелектерін күн энергиясынан айырмашылығы күніне 24 сағат үздіксіз қуат өндіру үшін пайдалануға болады.Егер су дөңгелегі дұрыс жобаланған болса, шағын немесе «микро» гидроэлектр жүйесі орташа үйдегі жарықтандыруды және/немесе электр құрылғыларын қуаттандыру үшін жеткілікті электр қуатын өндіре алады.
Салыстырмалы түрде төмен жылдамдықта оңтайлы өнімді шығаруға арналған су дөңгелегі генераторларын іздеңіз.Шағын жобалар үшін шағын тұрақты ток қозғалтқышы төмен жылдамдықты генератор немесе автомобиль генераторы ретінде пайдаланылуы мүмкін, бірақ олар әлдеқайда жоғары жылдамдықта жұмыс істеуге арналған, сондықтан тісті берілістің қандай да бір түрі қажет болуы мүмкін.Жел турбинасы генераторы тамаша су дөңгелегі генераторын жасайды, өйткені ол төмен жылдамдықты, жоғары өнімді жұмыс істеуге арналған.
Үйіңізге немесе бақшаңызға жақын жерде өте жылдам ағып жатқан өзен немесе бұлақ болса, оны пайдалануға болады, онда шағын көлемді гидроэнергетикалық жүйе «Жел энергиясы» немесе «Күн энергиясы» сияқты жаңартылатын энергия көздерінің басқа түрлеріне жақсы балама болуы мүмкін. ” өйткені оның көрнекі әсері әлдеқайда аз.Сондай-ақ жел мен күн энергиясы сияқты, желіге қосылған шағын көлемді су дөңгелегі жобаланған генерациялау жүйесі жергілікті коммуналдық желіге қосылған, сіз өндіретін, бірақ пайдаланбайтын кез келген электр қуатын электр қуатымен айналысатын компанияға қайта сатуға болады.
Гидроэнергетика туралы келесі оқулықта біз гидроэнергетикаға арналған су дөңгелегі дизайнына қосуға болатын турбиналардың әртүрлі түрлерін қарастырамыз.Су дөңгелегі дизайны туралы және судың қуатын пайдалана отырып, өз электр қуатын қалай өндіруге болатындығы туралы қосымша ақпарат алу үшін немесе қол жетімді әртүрлі су доңғалақтарының конструкциялары туралы қосымша гидроэнергетикалық ақпаратты алу үшін немесе гидроэнергетиканың артықшылықтары мен кемшіліктерін зерттеу үшін, көшірмеге тапсырыс беру үшін осы жерді басыңыз. Амазоннан бүгін электр энергиясын өндіру үшін пайдалануға болатын су дөңгелектерінің принциптері мен құрылысы туралы.
Жіберу уақыты: 25 маусым-2021 ж
