Ubunifu wa magurudumu ya maji kwa Mradi wa Umeme wa Maji

Ubunifu wa magurudumu ya maji kwa Nishati ya Hydro
aikoni ya nishati ya majiHydro energy ni teknolojia inayobadilisha nishati ya kinetiki ya kusogeza maji hadi katika nishati ya mitambo au ya umeme, na mojawapo ya vifaa vya awali vilivyotumiwa kubadilisha nishati ya kusogeza maji kuwa kazi inayoweza kutumika ilikuwa Ubunifu wa Waterwheel.
Muundo wa gurudumu la maji umebadilika kwa muda huku baadhi ya magurudumu ya maji yakielekezwa wima, mengine kwa usawa na mengine yakiwa na kapi na gia za kina zilizoambatishwa, lakini zote zimeundwa kufanya kazi sawa na hiyo pia, "kubadilisha mwendo wa laini wa maji yanayosonga kuwa mwendo wa mzunguko ambao unaweza kutumika kuendesha kipande chochote cha mashine iliyounganishwa nayo kupitia shimoni inayozunguka”.

Ubunifu wa kawaida wa magurudumu ya maji
Muundo wa Magurudumu ya Maji ya Awali yalikuwa mashine za zamani kabisa na rahisi zinazojumuisha gurudumu la wima la mbao na vile vya mbao au ndoo zilizowekwa kwa usawa kuzunguka mduara wao zote zikiwa zimeungwa mkono kwenye shimoni mlalo kwa nguvu ya maji yanayotiririka chini yake kusukuma gurudumu katika mwelekeo wa tangential dhidi ya vile vile. .
Magurudumu haya ya maji ya wima yalikuwa bora zaidi kuliko muundo wa awali wa gurudumu la maji la usawa na Wagiriki wa kale na Wamisri, kwa sababu wangeweza kufanya kazi kwa ufanisi zaidi kutafsiri kasi ya maji yanayosonga kwenye nguvu.Pulleys na gearing ziliunganishwa kwenye gurudumu la maji ambalo liliruhusu mabadiliko ya mwelekeo wa shimoni inayozunguka kutoka usawa hadi wima ili kuendesha mawe ya kusagia, mbao za mbao, kuponda ore, kukanyaga na kukata nk.

Aina za Ubunifu wa Gurudumu la Maji
Magurudumu mengi ya maji pia yanajulikana kama Magurudumu ya Maji au Magurudumu ya Maji kwa urahisi, ni magurudumu yaliyowekwa kiwima yanayozunguka karibu na ekseli mlalo, na aina hizi za magurudumu ya maji huainishwa kulingana na jinsi maji yanavyowekwa kwenye gurudumu, ikilinganishwa na ekseli ya gurudumu.Kama unavyoweza kutarajia, magurudumu ya maji ni mashine kubwa ambayo huzunguka kwa kasi ya chini ya angular, na kuwa na ufanisi mdogo, kutokana na hasara na msuguano na kujazwa kamili kwa ndoo, nk.
Kitendo cha maji kusukuma magurudumu ndoo au paddles hukuza torque kwenye ekseli lakini kwa kuelekeza maji kwenye padi hizi na ndoo kutoka sehemu tofauti kwenye gurudumu kasi ya mzunguko na ufanisi wake unaweza kuboreshwa.Aina mbili za kawaida za muundo wa gurudumu la maji ni "gurudumu la maji la chini" na "gurudumu la maji lililozidi".

Ubunifu wa Gurudumu la Maji la Undershot
Muundo wa Gurudumu la Maji la Undershot, unaojulikana pia kama "gurudumu la mkondo" ndio aina ya gurudumu la maji inayotumika sana iliyoundwa na Wagiriki na Warumi wa kale kwani ndiyo aina rahisi zaidi, ya bei nafuu na rahisi zaidi kutengeneza.
Katika aina hii ya kubuni ya gurudumu la maji, gurudumu huwekwa tu moja kwa moja kwenye mto unaopita haraka na kuungwa mkono kutoka juu.Mwendo wa maji chini huunda hatua ya kusukuma dhidi ya paddles zilizo chini ya sehemu ya chini ya gurudumu kuruhusu kuzunguka kwa mwelekeo mmoja tu kuhusiana na mwelekeo wa mtiririko wa maji.
Aina hii ya muundo wa gurudumu la maji kwa ujumla hutumiwa katika maeneo tambarare bila mteremko wa asili wa ardhi au ambapo mtiririko wa maji unasonga haraka vya kutosha.Ikilinganishwa na miundo mingine ya magurudumu ya maji, muundo wa aina hii haufai sana, na kiasi kidogo cha 20% ya nishati inayoweza kutumika katika maji inatumika kuzungusha gurudumu.Pia nishati ya maji hutumiwa mara moja tu kuzungusha gurudumu, baada ya hapo inapita na maji mengine.
Hasara nyingine ya gurudumu la maji ya undershot ni kwamba inahitaji kiasi kikubwa cha maji yanayotembea kwa kasi.Kwa hivyo, magurudumu ya chini ya maji kwa kawaida huwa kwenye kingo za mito kwa vile vijito vidogo au vijito havina nishati inayoweza kutosha katika maji yanayosonga.
Njia moja ya kuboresha ufanisi kidogo wa gurudumu la maji lililo chini ya shoti ni kugeuza asilimia fulani kutoka kwa maji kwenye mto kando ya mkondo au mfereji mwembamba ili 100% ya maji yaliyoelekezwa yatumike kuzungusha gurudumu.Ili kufikia hili gurudumu la chini linapaswa kuwa nyembamba na kutoshea kwa usahihi sana ndani ya mkondo ili kuzuia maji kutoka kwa pande zote au kwa kuongeza idadi au ukubwa wa paddles.

Ubunifu wa magurudumu ya maji ya kupita kiasi
Ubunifu wa Gurudumu la Maji ya Overshot ndio aina ya kawaida ya muundo wa gurudumu la maji.Gurudumu la maji lililopita ni gumu zaidi katika ujenzi na muundo wake kuliko gurudumu la maji lililopita kwa vile linatumia ndoo au sehemu ndogo kukamata na kushikilia maji.
Ndoo hizi hujaa maji yanayotiririka kwenye sehemu ya juu ya gurudumu.Uzito wa mvuto wa maji katika ndoo kamili husababisha gurudumu kuzunguka mhimili wake wa kati huku ndoo tupu za upande mwingine wa gurudumu zinavyokuwa nyepesi.
Aina hii ya gurudumu la maji hutumia mvuto kuboresha pato na vile vile maji yenyewe, kwa hivyo magurudumu ya maji yaliyozidi ni bora zaidi kuliko miundo ya chini kwani karibu maji yote na uzito wake hutumiwa kutoa nguvu ya pato.Walakini, kama hapo awali, nishati ya maji hutumiwa mara moja tu kuzungusha gurudumu, na kisha inapita na maji mengine.
Magurudumu ya maji yaliyozidi huahirishwa juu ya mto au kijito na kwa ujumla hujengwa kwenye kando ya vilima kutoa maji kutoka juu na kichwa cha chini (umbali wima kati ya maji yaliyo juu na mto au mkondo chini) kati ya 5 hadi -20 mita.Bwawa dogo au weir inaweza kujengwa na kutumika kwa njia zote mbili na kuongeza kasi ya maji hadi juu ya gurudumu kutoa nishati zaidi lakini ni ujazo wa maji badala ya kasi yake ambayo husaidia mzunguko gurudumu.

Kwa ujumla, magurudumu ya maji yaliyozidi hujengwa kwa ukubwa iwezekanavyo ili kutoa umbali mkubwa zaidi wa kichwa kwa uzito wa mvuto wa maji ili kuzungusha gurudumu.Walakini, magurudumu makubwa ya maji ya kipenyo ni ngumu zaidi na ni ghali kuunda kwa sababu ya uzito wa gurudumu na maji.
Wakati ndoo za kibinafsi zinajazwa na maji, uzito wa mvuto wa maji husababisha gurudumu kuzunguka katika mwelekeo wa mtiririko wa maji.Kadiri pembe ya mzunguko inavyokaribia chini ya gurudumu, maji ndani ya ndoo humwaga ndani ya mto au mkondo chini, lakini uzito wa ndoo zinazozunguka nyuma yake husababisha gurudumu kuendelea na kasi yake ya mzunguko.Ndoo tupu inaendelea kuzunguka gurudumu linalozunguka hadi inarudi juu tena tayari kujazwa na maji zaidi na mzunguko unarudia.Moja ya ubaya wa muundo wa gurudumu la maji kupita kiasi ni kwamba maji hutumiwa mara moja tu inapopita juu ya gurudumu.

Ubunifu wa Pitchback Waterwheel
Muundo wa Gurudumu la Maji la Pitchback ni tofauti kwenye gurudumu la maji lililopita kwa vile pia hutumia uzito wa mvuto wa maji kusaidia kuzungusha gurudumu, lakini pia hutumia mtiririko wa maji taka chini yake kutoa msukumo wa ziada.Aina hii ya muundo wa gurudumu la maji hutumia mfumo wa chini wa kulisha kichwa ambao hutoa maji karibu na sehemu ya juu ya gurudumu kutoka kwenye penta iliyo hapo juu.
Tofauti na gurudumu la maji ambalo lilipitisha maji moja kwa moja juu ya gurudumu na kusababisha kuzunguka kwa mwelekeo wa mtiririko wa maji, gurudumu la maji la nyuma hulisha maji kwa wima kwenda chini kupitia funnel na ndani ya ndoo iliyo chini na kusababisha gurudumu kuzunguka kinyume chake. mwelekeo wa mtiririko wa maji juu.
Kama vile gurudumu la maji lililopita hapo awali, uzito wa mvuto wa maji kwenye ndoo husababisha gurudumu kuzunguka lakini katika mwelekeo usio na mwendo wa saa.Pembe ya mzunguko inapokaribia chini ya gurudumu, maji yaliyonaswa ndani ya ndoo humwaga chini.Wakati ndoo tupu inapounganishwa kwenye gurudumu, inaendelea kuzunguka na gurudumu kama hapo awali hadi inarudi juu tena tayari kujazwa na maji zaidi na mzunguko unarudia.
Tofauti wakati huu ni kwamba maji taka yanayomwagwa kutoka kwa ndoo inayozunguka hutiririka kuelekea kwenye gurudumu linalozunguka (kwani haina mahali pengine pa kwenda), sawa na mkuu wa gurudumu la maji.Hivyo faida kuu ya pitchback waterwheel ni kwamba hutumia nishati ya maji mara mbili, mara moja kutoka juu na mara moja kutoka chini ili kuzunguka gurudumu karibu na mhimili wake wa kati.
Matokeo yake ni kwamba ufanisi wa muundo wa gurudumu la maji umeongezeka sana hadi zaidi ya 80% ya nishati ya maji kwani inaendeshwa na uzito wa mvuto wa maji yanayoingia na kwa nguvu au shinikizo la maji linaloelekezwa kwenye ndoo kutoka juu, kama pamoja na mtiririko wa maji taka chini ya kusukuma dhidi ya ndoo.Ubaya ingawa wa gurudumu la maji la nyuma ni kwamba linahitaji mpangilio tata zaidi wa usambazaji wa maji moja kwa moja juu ya gurudumu na chuti na pentroughs.

Ubunifu wa Breastshot Waterwheel
Muundo wa Gurudumu la Maji la Breastshot ni muundo mwingine wa gurudumu la maji lililowekwa kiwima ambapo maji huingia kwenye ndoo kwa urefu wa nusu ya ekseli, au juu yake, na kisha kutiririka kutoka chini kuelekea mzunguko wa magurudumu.Kwa ujumla, gurudumu la maji la breastshot hutumika katika hali ambapo kichwa cha maji hakitoshi kuwezesha muundo wa gurudumu la maji kupita kiasi au pitchback kutoka juu.
Ubaya hapa ni kwamba uzito wa mvuto wa maji hutumiwa tu kwa takriban robo moja ya mzunguko tofauti na hapo awali ambao ulikuwa wa nusu ya mzunguko.Ili kuondokana na urefu huu wa chini wa kichwa, ndoo za magurudumu ya maji hufanywa kwa upana ili kutoa kiasi kinachohitajika cha nishati kutoka kwa maji.
Magurudumu ya maji ya matiti hutumia takriban uzito sawa wa mvuto wa maji kuzungusha gurudumu lakini kwa vile urefu wa kichwa cha maji ni karibu nusu ya gurudumu la kawaida la maji, ndoo ni pana zaidi kuliko miundo ya awali ya gurudumu la maji ili kuongeza kiasi cha maji. kukamatwa kwenye ndoo.Hasara ya aina hii ya kubuni ni ongezeko la upana na uzito wa maji yanayobebwa na kila ndoo.Kama ilivyo kwa muundo wa nyuma, gurudumu la matiti hutumia nishati ya maji mara mbili kwani gurudumu la maji limeundwa kukaa ndani ya maji na kuruhusu maji taka kusaidia katika mzunguko wa gurudumu linapotiririka chini ya mkondo.

Tengeneza Umeme Kwa Kutumia Gurudumu la Maji
Kihistoria magurudumu ya maji yamekuwa yakitumika kusaga unga, nafaka na kazi zingine kama hizo za kiufundi.Lakini magurudumu ya maji yanaweza pia kutumika kwa ajili ya uzalishaji wa umeme, unaoitwa mfumo wa Hydro Power.Kwa kuunganisha jenereta ya umeme kwenye shimoni inayozunguka ya magurudumu ya maji, moja kwa moja au kwa njia isiyo ya moja kwa moja kwa kutumia mikanda ya gari na kapi, magurudumu ya maji yanaweza kutumika kutoa nguvu mfululizo kwa saa 24 kwa siku tofauti na nishati ya jua.Ikiwa gurudumu la maji limeundwa kwa usahihi, mfumo mdogo au "ndogo" wa umeme wa maji unaweza kutoa umeme wa kutosha kuwasha taa na/au vifaa vya umeme katika nyumba ya wastani.
Tafuta Jenereta za gurudumu la Maji iliyoundwa ili kutoa pato lake bora kwa kasi ya chini.Kwa miradi midogo, injini ndogo ya DC inaweza kutumika kama jenereta ya kasi ya chini au kibadilishaji cha magari lakini hizi zimeundwa kufanya kazi kwa kasi ya juu zaidi kwa hivyo aina fulani ya gia inaweza kuhitajika.Jenereta ya turbine ya upepo hutengeneza jenereta bora ya gurudumu la maji kwani imeundwa kwa kasi ya chini, operesheni ya juu ya pato.
Iwapo kuna mto au mkondo unaotiririka kwa kasi karibu na nyumba yako au bustani ambayo unaweza kutumia, basi mfumo mdogo wa umeme wa maji unaweza kuwa mbadala bora kwa aina nyingine za vyanzo vya nishati mbadala kama vile "Nishati ya Upepo" au "Nishati ya Jua." ” kwani ina athari ndogo sana ya kuona.Pia kama vile nishati ya upepo na jua, yenye mfumo wa kuzalisha umeme uliounganishwa na gridi ndogo iliyounganishwa kwenye gridi ya matumizi ya ndani, umeme wowote utakaozalisha lakini hutumii unaweza kuuzwa kwa kampuni ya umeme.
Katika somo linalofuata kuhusu Nishati ya Hydro, tutaangalia aina tofauti za mitambo inayopatikana ambayo tunaweza kuambatisha kwenye muundo wetu wa gurudumu la maji kwa ajili ya uzalishaji wa nishati ya maji.Kwa habari zaidi kuhusu Muundo wa magurudumu ya maji na jinsi ya kuzalisha umeme wako mwenyewe kwa kutumia nguvu ya maji, au kupata maelezo zaidi ya nishati ya maji kuhusu miundo mbalimbali ya gurudumu la maji inayopatikana, au kuchunguza faida na hasara za nishati ya maji, kisha Bofya Hapa ili kuagiza nakala yako. kutoka Amazon leo kuhusu kanuni na ujenzi wa magurudumu ya maji ambayo yanaweza kutumika kwa ajili ya kuzalisha umeme.