Proiectare roată hidrică pentru energie hidro
pictograma energiei hidroEnergia hidroenergetică este o tehnologie care convertește energia cinetică a apei în mișcare în energie mecanică sau electrică, iar unul dintre cele mai vechi dispozitive folosite pentru a transforma energia apei în mișcare în muncă utilizabilă a fost proiectarea roții de apă.
Designul roții de apă a evoluat de-a lungul timpului, cu unele roți cu apă orientate vertical, altele pe orizontală și altele cu scripete și roți dințate elaborate atașate, dar toate sunt proiectate să îndeplinească aceeași funcție și, de asemenea, „conversia mișcarea liniară a apei în mișcare în o mișcare de rotație care poate fi folosită pentru a conduce orice piesă de mașină conectată la aceasta printr-un arbore rotativ”.
Design tipic al roții de apă
Designul Waterwheel timpuriu au fost mașini destul de primitive și simple, constând dintr-o roată verticală de lemn cu lame de lemn sau găleți fixate egal în jurul circumferinței lor, toate sprijinite pe un arbore orizontal, cu forța apei care curge sub acesta împingând roata într-o direcție tangențială împotriva lamelor. .
Aceste roți hidraulice verticale au fost cu mult superioare designului anterior al roții hidraulice orizontale de către grecii și egiptenii antici, deoarece puteau funcționa mai eficient transpunând impulsul apei în mișcare în putere.Scripeții și angrenajele au fost apoi atașate la roată hidrică, ceea ce a permis schimbarea direcției unui arbore de rotație de la orizontal la vertical pentru a opera pietre de moară, fierăstrău, zdrobire minereu, ștanțare și tăiere etc.
Tipuri de proiectare a roții de apă
Cele mai multe roți de apă, cunoscute și sub denumirea de mori de apă sau pur și simplu roți de apă, sunt roți montate vertical, care se rotesc în jurul unei axe orizontale, iar aceste tipuri de roți hidraulice sunt clasificate după modul în care apa este aplicată pe roată, în raport cu axa roții.După cum vă puteți aștepta, roțile hidraulice sunt mașini relativ mari care se rotesc la viteze unghiulare mici și au o eficiență scăzută, din cauza pierderilor prin frecare și umplerii incomplete a găleților etc.
Acțiunea apei care împinge gălețile sau paletele roților dezvoltă cuplul pe ax, dar prin direcționarea apei către aceste palete și găleți din diferite poziții pe roată, viteza de rotație și eficiența acesteia pot fi îmbunătățite.Cele mai obișnuite două tipuri de design de roată hidraulică sunt „roata de apă sub depășire” și „roata de apă depășită”.
Proiectarea roții de apă sub pereche
Designul roții de apă Undershot, cunoscut și sub denumirea de „roată de râu” a fost cel mai frecvent utilizat tip de roată de apă concepută de grecii și romani antici, deoarece este cel mai simplu, mai ieftin și mai ușor tip de roată de construit.
În acest tip de design de roată hidraulică, roata este pur și simplu plasată direct într-un râu care curge rapid și susținută de sus.Mișcarea apei de dedesubt creează o acțiune de împingere împotriva paletelor scufundate de pe partea inferioară a roții, permițându-i să se rotească într-o singură direcție doar în raport cu direcția curgerii apei.
Acest tip de proiectare a roții hidraulice este utilizat în general în zonele plane, fără panta naturală a terenului sau unde fluxul de apă se mișcă suficient de rapid.În comparație cu alte modele de roată hidraulică, acest tip de design este foarte ineficient, cu doar 20% din energia potențială a apei fiind folosită pentru a roti efectiv roata.De asemenea, energia apei este folosită o singură dată pentru a roti roata, după care curge cu restul apei.
Un alt dezavantaj al roții de apă sub depășire este că necesită cantități mari de apă care se deplasează cu viteză.Prin urmare, roțile de apă sub înclinare sunt de obicei situate pe malurile râurilor, deoarece pâraiele sau pârâurile mai mici nu au suficientă energie potențială în apa în mișcare.
O modalitate de a îmbunătăți ușor eficiența unei roți de apă deturnată este să devii un procent din apa din râu de-a lungul unui canal sau conduct îngust, astfel încât 100% din apa deviată să fie folosită pentru a roti roata.Pentru a realiza acest lucru, roata de înclinare trebuie să fie îngustă și să se încadreze foarte precis în canal pentru a preveni scăparea apei în jurul părților laterale sau prin creșterea fie a numărului, fie a dimensiunii paletelor.
Proiectarea roții de apă depășită
Designul roții cu apă depășită este cel mai comun tip de design al roții cu apă.Roata de apă depășită este mai complicată în construcția și designul său decât roata de apă depășită anterioară, deoarece folosește găleți sau compartimente mici atât pentru a prinde și a reține apa.
Aceste găleți se umplu cu apă care curge în partea de sus a roții.Greutatea gravitațională a apei din gălețile pline face ca roata să se rotească în jurul axei sale centrale, pe măsură ce gălețile goale de pe cealaltă parte a roții devin mai ușoare.
Acest tip de roată de apă folosește gravitația pentru a îmbunătăți producția, precum și apa în sine, astfel încât roțile de apă depășite sunt mult mai eficiente decât modelele de supraîncărcare, deoarece aproape toată apa și greutatea sa sunt folosite pentru a produce puterea de ieșire.Cu toate acestea, ca și înainte, energia apei este folosită o singură dată pentru a roti roata, după care curge cu restul apei.
Roțile de apă depășite sunt suspendate deasupra unui râu sau a unui pârâu și sunt în general construite pe părțile laterale ale dealurilor, oferind o alimentare cu apă de sus, cu o înălțime scăzută (distanța verticală dintre apa din vârf și râul sau pârâul de dedesubt) cuprinsă între 5 și 5. -20 de metri.Un mic baraj sau baraj poate fi construit și folosit atât pentru a canaliza, cât și pentru a crește viteza apei până în partea de sus a roții, oferindu-i mai multă energie, dar volumul de apă este mai degrabă decât viteza sa care ajută la rotirea roții.
În general, roțile de apă depășite sunt construite cât mai mari posibil pentru a oferi cea mai mare distanță posibilă de cap pentru ca greutatea gravitațională a apei să rotească roata.Cu toate acestea, roțile de apă cu diametru mare sunt mai complicate și mai costisitoare de construit din cauza greutății roții și a apei.
Când gălețile individuale sunt umplute cu apă, greutatea gravitațională a apei face ca roata să se rotească în direcția curgerii apei.Pe măsură ce unghiul de rotație se apropie de partea inferioară a roții, apa din interiorul găleții se varsă în râu sau pârâu de dedesubt, dar greutatea găleților care se rotesc în spatele acesteia face ca roata să continue cu viteza de rotație.Găleata goală continuă în jurul roții rotative până când ajunge din nou sus, gata să fie umplută cu mai multă apă și ciclul se repetă.Unul dintre dezavantajele unui design de roată de apă depășită este că apa este folosită o singură dată când curge peste roată.
Designul Pitchback Waterwheel
Designul roții de apă Pitchback este o variație față de roata hidrică anterioară, deoarece folosește, de asemenea, greutatea gravitațională a apei pentru a ajuta la rotirea roții, dar folosește și fluxul de apă uzată de sub ea pentru a oferi o împingere suplimentară.Acest tip de proiectare a roții hidraulice folosește un sistem de alimentare cu cap joasă care furnizează apă aproape de partea superioară a roții dintr-un pătrunz de deasupra.
Spre deosebire de roata de apă depășită, care a canalizat apa direct peste roată, făcând-o să se rotească în direcția curgerii apei, roata hidraulică pitchback alimentează apa vertical în jos printr-o pâlnie și în găleată de dedesubt, făcând roata să se rotească în sens opus. direcția spre curgerea apei de deasupra.
La fel ca și roata anterioară, greutatea gravitațională a apei din găleți face ca roata să se rotească, dar în sens invers acelor de ceasornic.Pe măsură ce unghiul de rotație se apropie de partea inferioară a roții, apa prinsă în găleți se golește dedesubt.Pe măsură ce găleata goală este atașată la roată, aceasta continuă să se rotească cu roata ca înainte până când ajunge înapoi în vârf, gata să fie umplută cu mai multă apă și ciclul se repetă.
Diferența de această dată este că apa reziduală golită din găleată rotativă curge în direcția roții care se rotește (deoarece nu are unde să meargă), similar cu principiul roții de apă sub depășire.Astfel, principalul avantaj al roții de apă pitchback este că folosește energia apei de două ori, o dată de sus și o dată de jos pentru a roti roata în jurul axei sale centrale.
Rezultatul este că eficiența designului roții hidraulice este mult crescută la peste 80% din energia apei, deoarece este condusă atât de greutatea gravitațională a apei care intră, cât și de forța sau presiunea apei direcționate în găleți de sus, așa cum precum și debitul apei uzate de dedesubt împingând împotriva găleților.Dezavantajul unei roți hidraulice pitchback este că are nevoie de un aranjament de alimentare cu apă puțin mai complex, direct deasupra roții, cu jgheaburi și canale.
Designul roții de apă Breastshot
Designul roții de apă Breastshot este un alt design de roată hidraulică montată vertical, în care apa intră în găleți la jumătatea distanței la înălțimea axei, sau chiar deasupra acesteia, și apoi curge afară în partea de jos în direcția de rotație a roților.În general, roata de apă este utilizată în situații în care capul de apă este insuficient pentru a alimenta un design de roată de apă depășită sau pitchback de sus.
Dezavantajul aici este că greutatea gravitațională a apei este utilizată doar pentru aproximativ un sfert din rotație, spre deosebire de anterior, care a fost pentru jumătate din rotație.Pentru a depăși această înălțime scăzută a capului, gălețile roților hidraulice sunt mai largi pentru a extrage cantitatea necesară de energie potențială din apă.
Roțile hidraulice de la sân folosesc aproximativ aceeași greutate gravitațională a apei pentru a roti roata, dar deoarece înălțimea capului apei este de aproximativ jumătate față de o roată de apă obișnuită, gălețile sunt mult mai largi decât modelele anterioare de roată pentru a crește volumul apei. prins în găleți.Dezavantajul acestui tip de design este o creștere a lățimii și greutății apei transportate de fiecare găleată.La fel ca și în cazul designului pitchback, roata breastshot folosește energia apei de două ori, deoarece roata hidrică este proiectată să stea în apă, permițând apei uzate să ajute la rotația roții pe măsură ce curge în aval.
Generați energie electrică folosind o roată hidrică
Din punct de vedere istoric, roțile de apă au fost folosite pentru măcinarea făinii, cerealelor și a altor astfel de sarcini mecanice.Dar roțile de apă pot fi folosite și pentru generarea de energie electrică, numită sistem Hydro Power.Prin conectarea unui generator electric la arborele rotativ al roților hidraulice, fie direct, fie indirect, folosind curele de transmisie și scripete, roțile hidraulice pot fi folosite pentru a genera energie continuu 24 de ore pe zi, spre deosebire de energia solară.Dacă roata hidraulică este proiectată corect, un sistem hidroelectric mic sau „micro” poate produce suficientă energie electrică pentru a alimenta iluminatul și/sau aparatele electrice dintr-o locuință obișnuită.
Căutați generatoare cu roți de apă concepute pentru a-și produce puterea optimă la viteze relativ scăzute.Pentru proiecte mici, un mic motor de curent continuu poate fi folosit ca generator de viteză mică sau alternator auto, dar acestea sunt proiectate să funcționeze la viteze mult mai mari, astfel încât poate fi necesară o anumită formă de angrenaj.Un generator de turbină eoliană este un generator de roată hidraulică ideală, deoarece este proiectat pentru funcționare cu viteză mică și cu putere mare.
Dacă există un râu sau un pârâu care curge destul de rapid în apropierea casei sau grădinii dvs. pe care îl puteți utiliza, atunci un sistem hidroenergetic la scară mică poate fi o alternativă mai bună la alte forme de surse regenerabile de energie, cum ar fi „Energia eoliană” sau „Energia solară”. ” deoarece are mult mai puțin impact vizual.De asemenea, la fel ca energia eoliană și solară, cu un sistem de generare proiectat cu roată hidrică conectat la rețea, conectat la rețeaua de utilități locale, orice energie electrică pe care o generați, dar pe care nu o utilizați, poate fi vândută înapoi companiei de electricitate.
În următorul tutorial despre Hydro Energy, ne vom uita la diferitele tipuri de turbine disponibile pe care le-am putea atașa la proiectarea roții noastre hidraulice pentru generarea de energie hidro.Pentru mai multe informații despre Waterwheel Design și despre cum să generați propria energie electrică folosind puterea apei sau pentru a obține mai multe informații despre hidroenergie despre diferitele modele de roți hidraulice disponibile sau pentru a explora avantajele și dezavantajele hidroenergiei, apoi faceți clic aici pentru a comanda copia dvs. de la Amazon astăzi despre principiile și construcția roților hidraulice care pot fi utilizate pentru generarea de energie electrică.
Ora postării: 25-jun-2021
