Projektimi i rrotave të ujit për hidroenergji
Hidroenergjia iconHydro Energy është një teknologji që konverton energjinë kinetike të ujit në lëvizje në energji mekanike ose elektrike, dhe një nga pajisjet më të hershme të përdorura për të kthyer energjinë e ujit në lëvizje në punë të përdorshme ishte Dizajni i Wheel Wheel.
Dizajni i rrotave të ujit ka evoluar me kalimin e kohës me disa rrota uji të orientuara vertikalisht, disa horizontalisht dhe disa me rrotulla dhe ingranazhe të ndërlikuara të bashkangjitura, por të gjitha ato janë të dizajnuara për të kryer të njëjtin funksion dhe kjo është gjithashtu, "të konvertojnë lëvizjen lineare të ujit në lëvizje në një lëvizje rrotulluese që mund të përdoret për të drejtuar çdo makineri të lidhur me të nëpërmjet një boshti rrotullues”.
Dizajni tipik i rrotës së ujit
Dizajni i hershëm Waterwheel ishin makina mjaft primitive dhe të thjeshta që përbëheshin nga një rrotë druri vertikale me tehe druri ose kova të fiksuara në mënyrë të barabartë rreth perimetrit të tyre të gjitha të mbështetura në një bosht horizontal me forcën e ujit që rrjedh nën të duke e shtyrë rrotën në një drejtim tangjencial kundër tehuve. .
Këto rrota uji vertikale ishin jashtëzakonisht superiore ndaj modelit të mëparshëm të rrotës së ujit horizontal nga grekët dhe egjiptianët e lashtë, sepse ato mund të vepronin në mënyrë më efikase duke përkthyer momentin e lëvizjes së ujit në fuqi.Rrotullat dhe ingranazhet u ngjitën më pas në rrotën e ujit, gjë që lejoi një ndryshim në drejtimin e një boshti rrotullues nga horizontale në vertikale në mënyrë që të funksiononte gurët e mullirit, druri i sharrës, grimcimi i mineralit, stampimi dhe prerja etj.
Llojet e projektimit të rrotave të ujit
Shumica e rrotave të ujit të njohur edhe si mullinj uji ose thjesht rrota uji, janë rrota të montuara vertikalisht që rrotullohen rreth një boshti horizontal dhe këto lloj rrota uji klasifikohen sipas mënyrës në të cilën uji aplikohet në timon, në lidhje me boshtin e rrotës.Siç mund ta prisni, rrotat e ujit janë makineri relativisht të mëdha që rrotullohen me shpejtësi të ulët këndore dhe kanë një efikasitet të ulët, për shkak të humbjeve nga fërkimi dhe mbushjes jo të plotë të kovave, etj.
Veprimi i ujit që shtyn kundër kovave ose vozitave të rrotave zhvillon çift rrotullues në bosht, por duke e drejtuar ujin në këto vozita dhe kova nga pozicione të ndryshme në timon, shpejtësia e rrotullimit dhe efikasiteti i tij mund të përmirësohet.Dy llojet më të zakonshme të dizajnit të rrotave të ujit janë "rrota e ujit të nënshtruar" dhe "rrota e ujit të tejkaluar".
Dizajni i rrotave të ujit të nënshtruar
Dizajni i rrotës së ujit Undershot, i njohur gjithashtu si "rrota e rrjedhës" ishte lloji më i përdorur i rrotës së ujit të projektuar nga grekët dhe romakët e lashtë pasi është lloji më i thjeshtë, më i lirë dhe më i lehtë për t'u ndërtuar.
Në këtë lloj dizajni të rrotës së ujit, rrota thjesht vendoset drejtpërdrejt në një lumë me rrjedhje të shpejtë dhe mbështetet nga lart.Lëvizja e ujit poshtë krijon një veprim shtytës kundër lopëve të zhytura në pjesën e poshtme të rrotës duke e lejuar atë të rrotullohet në një drejtim vetëm në lidhje me drejtimin e rrjedhës së ujit.
Ky lloj dizajni i rrotave të ujit përdoret përgjithësisht në zona të sheshta pa pjerrësi natyrore të tokës ose ku rrjedha e ujit lëviz mjaftueshëm shpejt.Krahasuar me modelet e tjera të rrotave të ujit, ky lloj dizajni është shumë joefikas, me vetëm 20% të energjisë potenciale të ujit që përdoret për të rrotulluar rrotën.Gjithashtu energjia e ujit përdoret vetëm një herë për të rrotulluar rrotën, pas së cilës ajo largohet me pjesën tjetër të ujit.
Një tjetër disavantazh i rrotës së ujit të poshtëm është se kërkon sasi të mëdha uji që lëviz me shpejtësi.Prandaj, rrotat e ujit të nënshtruar zakonisht ndodhen në brigjet e lumenjve pasi përrenjtë ose përrenjtë më të vegjël nuk kanë energji të mjaftueshme potenciale në ujin në lëvizje.
Një mënyrë për të përmirësuar paksa efikasitetin e një rrote uji të nënshtruar është të devijoni një përqindje nga uji në lumë përgjatë një kanali ose kanali të ngushtë, në mënyrë që 100% e ujit të devijuar të përdoret për të rrotulluar timonin.Për ta arritur këtë, rrota e nënshtresës duhet të jetë e ngushtë dhe të përshtatet me shumë saktësi brenda kanalit për të parandaluar që uji të ikë rreth anëve ose duke rritur numrin ose madhësinë e lopëve.
Dizajni i rrotës së ujit të tejkaluar
Dizajni i rrotës së ujit Overshot është lloji më i zakonshëm i dizajnit të rrotave të ujit.Rrota e ujit është më e ndërlikuar në konstruksionin dhe dizajnin e saj se sa rrota e mëparshme e ujit, pasi përdor kova ose ndarje të vogla për të kapur dhe mbajtur ujin.
Këto kova mbushen me ujë që rrjedh në krye të timonit.Pesha gravitacionale e ujit në kovat e plota bën që rrota të rrotullohet rreth boshtit të saj qendror ndërsa kovat bosh në anën tjetër të rrotës bëhen më të lehta.
Ky lloj rrote uji përdor gravitetin për të përmirësuar prodhimin si dhe vetë ujin, kështu që rrotat e ujit të tejkaluar janë shumë më efikase sesa modelet e nënshtruara pasi pothuajse i gjithë uji dhe pesha e tij përdoren për të prodhuar fuqi dalëse.Megjithatë, si më parë, energjia e ujit përdoret vetëm një herë për të rrotulluar rrotën, pas së cilës ajo largohet me pjesën tjetër të ujit.
Rrotat e ujit janë pezull mbi një lumë ose përrua dhe zakonisht ndërtohen në anët e kodrave duke siguruar një furnizim me ujë nga lart me një kokë të ulët (distanca vertikale midis ujit në krye dhe lumit ose përroit poshtë) prej 5 deri në -20 metra.Mund të ndërtohet një digë ose pendë e vogël dhe të përdoret për të kanalizuar dhe rritur shpejtësinë e ujit në majë të rrotës duke i dhënë më shumë energji, por është vëllimi i ujit dhe jo shpejtësia e tij që ndihmon në rrotullimin e rrotës.
Në përgjithësi, rrotat e ujit të tejkaluar janë ndërtuar sa më të mëdha që të jetë e mundur për të dhënë distancën më të madhe të mundshme të kokës për peshën gravitacionale të ujit për të rrotulluar timonin.Megjithatë, rrotat e ujit me diametër të madh janë më të ndërlikuara dhe më të shtrenjta për t'u ndërtuar për shkak të peshës së rrotës dhe ujit.
Kur kovat individuale mbushen me ujë, pesha gravitacionale e ujit bën që rrota të rrotullohet në drejtim të rrjedhës së ujit.Ndërsa këndi i rrotullimit afrohet në fund të rrotës, uji brenda kovës derdhet në lumë ose përrua më poshtë, por pesha e kovave që rrotullohen pas saj bën që rrota të vazhdojë me shpejtësinë e saj rrotulluese.Kova e zbrazët vazhdon rreth rrotës rrotulluese derisa të kthehet përsëri në majë përsëri gati për t'u mbushur me më shumë ujë dhe cikli përsëritet.Një nga disavantazhet e dizajnit të rrotës së ujit është se uji përdoret vetëm një herë ndërsa rrjedh mbi timon.
Dizajni i rrotës së ujit Pitchback
Dizajni i rrotës së ujit Pitchback është një variant i rrotës së mëparshme të tejkaluar pasi përdor gjithashtu peshën gravitacionale të ujit për të ndihmuar në rrotullimin e rrotës, por gjithashtu përdor rrjedhën e ujërave të zeza poshtë saj për të dhënë një shtytje shtesë.Ky lloj dizajni i rrotave të ujit përdor një sistem të furnizimit me kokë të ulët i cili siguron ujin afër majës së timonit nga një gropë sipër.
Ndryshe nga rrota e ujit e mbikaluar e cila e kanalizoi ujin direkt mbi timon duke e bërë atë të rrotullohet në drejtim të rrjedhës së ujit, rrota e ujit të kthyer e ushqen ujin vertikalisht poshtë përmes një hinke dhe në kovën poshtë duke bërë që rrota të rrotullohet në të kundërt. drejtimi i rrjedhës së ujit sipër.
Ashtu si rrota e mëparshme e tejkaluar e ujit, pesha gravitacionale e ujit në kova bën që rrota të rrotullohet, por në një drejtim kundër akrepave të orës.Ndërsa këndi i rrotullimit i afrohet fundit të rrotës, uji i bllokuar brenda kovave zbrazet poshtë.Ndërsa kova e zbrazët është ngjitur në timon, ajo vazhdon të rrotullohet me timonin si më parë derisa të kthehet përsëri në majë përsëri gati për t'u mbushur me më shumë ujë dhe cikli përsëritet.
Dallimi këtë herë është se ujërat e zeza të zbrazura nga kova rrotulluese rrjedhin në drejtim të rrotës rrotulluese (pasi nuk ka ku të shkojë tjetër), e ngjashme me bazën e rrotës së ujit.Kështu, avantazhi kryesor i rrotës së ujit me pitchback është se përdor energjinë e ujit dy herë, një herë nga lart dhe një herë nga poshtë për të rrotulluar rrotën rreth boshtit të saj qendror.
Rezultati është se efikasiteti i dizajnit të rrotës së ujit është rritur shumë në mbi 80% të energjisë së ujit pasi ai drejtohet si nga pesha gravitacionale e ujit në hyrje ashtu edhe nga forca ose presioni i ujit të drejtuar në kova nga lart, si si dhe rrjedha e ujërave të zeza poshtë duke shtyrë kundër kovave.Megjithatë, disavantazhi i një rrote uji me kthesë është se ajo ka nevojë për një rregullim pak më kompleks të furnizimit me ujë direkt mbi timon me kanale dhe gropa.
Dizajni Breastshot Waterwheel
Dizajni i rrotës së ujit Breastshot është një model tjetër i rrotës së ujit të montuar vertikalisht, ku uji hyn në kova rreth gjysmës së rrugës lart në lartësinë e boshtit, ose pak sipër tij, dhe më pas rrjedh jashtë në fund në drejtim të rrotullimit të rrotave.Në përgjithësi, rrota e ujit në gjoks përdoret në situatat kur koka e ujit është e pamjaftueshme për të fuqizuar një rrotë uji të tejkaluar ose mbrapsht nga lart.
Disavantazhi këtu është se pesha gravitacionale e ujit përdoret vetëm për rreth një të katërtën e rrotullimit ndryshe nga më parë që ishte për gjysmën e rrotullimit.Për të kapërcyer këtë lartësi të ulët të kokës, kovat e rrotave të ujit bëhen më të gjera për të nxjerrë sasinë e nevojshme të energjisë potenciale nga uji.
Rrotat e ujit të gjirit përdorin përafërsisht të njëjtën peshë gravitacionale të ujit për të rrotulluar rrotën, por meqenëse lartësia e kokës së ujit është rreth gjysma e një rrote uji tipike të tejkaluar, kovat janë shumë më të gjera se modelet e mëparshme të rrotave të ujit për të rritur volumin e ujit kapur në kova.Disavantazhi i këtij lloji të dizajnit është një rritje në gjerësinë dhe peshën e ujit që bartet nga çdo kovë.Ashtu si me dizajnin e kthimit, rrota e gjirit përdor energjinë e ujit dy herë pasi rrota e ujit është projektuar për t'u ulur në ujë duke lejuar që uji i mbeturinave të ndihmojë në rrotullimin e timonit ndërsa rrjedh poshtë rrjedhës.
Gjeneroni energji elektrike duke përdorur një rrotë uji
Historikisht, rrotat e ujit janë përdorur për bluarjen e miellit, drithërave dhe punë të tjera të tilla mekanike.Por rrotat e ujit mund të përdoren gjithashtu për prodhimin e energjisë elektrike, të quajtur sistem Hidroenergjetik.Duke lidhur një gjenerator elektrik me boshtin rrotullues të rrotave të ujit, drejtpërdrejt ose indirekt duke përdorur rripat e lëvizjes dhe rrotullat, rrotat e ujit mund të përdoren për të gjeneruar energji vazhdimisht 24 orë në ditë, ndryshe nga energjia diellore.Nëse rrota e ujit është projektuar si duhet, një sistem hidroelektrik i vogël ose "mikro" mund të prodhojë mjaftueshëm energji elektrike për të fuqizuar ndriçimin dhe/ose pajisjet elektrike në një shtëpi mesatare.
Kërkoni gjeneratorë të rrotave të ujit të krijuar për të prodhuar prodhimin e tij optimal me shpejtësi relativisht të ulëta.Për projekte të vogla, një motor i vogël DC mund të përdoret si një gjenerator me shpejtësi të ulët ose një alternator automobilistik, por këto janë krijuar për të punuar me shpejtësi shumë më të larta, kështu që mund të kërkohet një formë ingranazhi.Një gjenerator i turbinës me erë bën një gjenerator ideal me rrota uji, pasi është projektuar për funksionim me shpejtësi të ulët dhe prodhim të lartë.
Nëse ka një lumë ose përrua me rrjedhje mjaft të shpejtë pranë shtëpisë ose kopshtit tuaj të cilin mund ta përdorni, atëherë një sistem hidroenergjetik në shkallë të vogël mund të jetë një alternativë më e mirë për format e tjera të burimeve të rinovueshme të energjisë si "Energjia e Erës" ose "Energjia Diellore". ” pasi ka shumë më pak ndikim vizual.Gjithashtu, ashtu si energjia e erës dhe diellit, me një sistem gjenerimi të projektuar me rrota uji në shkallë të vogël të lidhur me rrjetin, të lidhur me rrjetin lokal të shërbimeve, çdo energji elektrike që prodhoni por nuk e përdorni mund t'i shitet sërish kompanisë së energjisë elektrike.
Në tutorialin tjetër rreth Hidro Energjisë, ne do të shikojmë llojet e ndryshme të turbinave të disponueshme, të cilat mund t'i bashkëngjisim në modelin tonë të rrotës së ujit për prodhimin e energjisë hidrike.Për më shumë informacion rreth Waterwheel Design dhe si të gjeneroni energjinë tuaj elektrike duke përdorur fuqinë e ujit, ose për të marrë më shumë informacione për energjinë hidrike rreth modeleve të ndryshme të disponueshme të rrotave të ujit, ose për të eksploruar avantazhet dhe disavantazhet e hidroenergjisë, atëherë Klikoni Këtu për të porositur kopjen tuaj nga Amazon sot për parimet dhe ndërtimin e rrotave të ujit të cilat mund të përdoren për prodhimin e energjisë elektrike.
Koha e postimit: Qershor-25-2021
