3. Monson O.W. Armin J. Hill. Overshot și roți apă curentă // Buletinul 398. Universitatea de Stat din Montana. Statele Unite ale Americii.
Kârgâzstanul este o țară montană cu un număr mare de râuri și un echilibru semnificativ al apei. Distribuite pe scară largă pentru producerea de energie electrică în zone îndepărtate, instalațiile hidroelectrice au o putere redusă, datorită economiei de obținere, accesibilității și unui volum mai mare de potențial hidroenergetic al râurilor mici. Marea majoritate a centralelor electrice de generare a energiei electrice ca turbină hidraulică și doar a unor roți mici de apă.
Acest lucru se explică prin faptul că hidroturbina, producția emisă, pe scară largă și au un avantaj în viteza, fiabilitatea și manufacturability producția de rotație, deși necesită o presiune mare si viteza trecerea apei prin ea, ceea ce limitează aplicarea lor curge râuri și rezervoare, conservarea, relativ, apos echilibru pe an. Și roțile de apă sunt folosite în principal ca o pompă pentru ridicarea apei, în râuri de alocare agricolă cu cap și viteză reduse.
Motivele pentru răspândirea micilor roți de apă sunt viteza redusă, dimensiunile mari și dificultatea de a selecta energia mecanică. În același timp, simplitatea designului lor, servicii la prețuri accesibile, ușurința de utilizare, costuri reduse de echipare a canalului pentru a instala, de înaltă eficiență pentru capete mici și viteze reduse, care este larg răspândită în zonele rurale (câmpiile) Kârgâzstan face atractivă pentru utilizare ca motorul hidraulic [1, 2].
Conform designului său privind debitele de apă, roțile de apă sunt împărțite în verticale și orizontale; cu privire la utilizarea energiei apei - la presiune și lipsă de presiune, la admisia de curgere a apei - partea superioară, medie și inferioară. Designul roții de apă poate fi împărțit condiționat în trei părți:
2) Suport (grinzi) pentru fixarea paletelor fixate pe ax;
3) Lamele. De obicei, randamentul acestora (de toate tipurile) este în intervalul 0,3-0,8 [3].
Fig. 1. Mișcarea lamei în fluxul de apă
Deoarece transferul de energie în sine este realizat prin sistemul de sprijin al lamei - axa, eficiența roții de apă depinde de designul lor. În acest caz, considerăm procesul de transfer de energie (potențialul și cinetică) a debitului de apă la paleta - intrare cu palete în fluxul de apă și forțele care acționează pe ea din fluxul și să-l contracareze. Atunci când se calculează lamele sunt luate ca quadrangles alungite cu laturi drepte.
Fluxul de apă presează pânza perpendicular pe planul său, iar unghiul dintre fluxul de apă și lama este de 90 °, atunci când paleta este imersat complet sau maxim într-un curent apos [4]. În acest moment, un pasaj maxim de curgere a apei de energie pentru a lamei pe care o vom arăta matematic pentru o singură lamă, cufundat în fluxul apos. În Fig. 1 fluxul de apă lovește zona pânzei scufundate în apă și curge în jurul ei. În acest moment, debitul de apă funcționează, deplasând lama la o anumită distanță. Această distanță determină cuplul axei centrale a roții de apă. În plus, unghiul de atac asupra lamei este arătat de fluxul de apă. Din combinația de factori (masa, viteza și unghiul de atac), munca sau forța utilă a unei singure lame se schimbă, după cum vom vorbi mai jos.
În primul rând, lucrarea făcută de fluxul de apă pe rotația roții de apă se obține prin schimbarea energiei cinetice:
unde m este masa de apă care acționează asupra lamei într-un timp, kg; - debitul inițial de apă, m / s; - debitul final de apă, m / s; F este forța care conduce roata de apă la o viteză liniară de u, H.
Schimbarea debitului de apă este egală cu viteza liniară a roții de apă u. atunci
unde ρ este densitatea apei, kg / m3; l - adâncimea de imersie a lamei, m; s este secțiunea transversală, m2; u este debitul de intrare a apei; Timpul de viteză al roții de apă, s; - Unghiul de atac al lamei în direcția fluxului de apă.
Substituind (2) în formula (3), obținem:
Economisiți timp Și viteza liniară u de ambele părți ale egalității (4), atunci expresia ia forma:
Această expresie caracterizează puterea utilă a unei singure lame de roată de apă transmisă printr-un arbore unui generator.
Luați în considerare această forță din punctul de vedere al vitezei roții de apă. Din ecuația (5), forța va fi:
unde, folosind (3), obținem:
.
Prin reducerea acelorași valori, obținem:
.
Echocându-l la distanța l traversată de lamă într-un timp t:
.
;
;
,
unde ω este viteza unghiulară, rev / s; R este raza roții de apă, m.
Transformând, obținem viteza unghiulară:
Fig. 2. Dependența vitezei unghiulare a lamei de unghiul său față de debitul de apă
Pe baza (7), derivă dependența vitezei unghiulare a lamei de unghiul său față de debitul de apă (figura 2). Pe baza graficului, atunci când debitul de apă atinge suprafața lamei în mod strict perpendicular, viteza roții de apă presupune valoarea maximă. Pe măsură ce unghiul de atac scade, viteza unghiulară a lamei cade, ca și forța transmisă. O corectitudinea este confirmată de faptul că paletele sunt cele mai mari la întruchiparea K.P.D curbat, deoarece această valoare este atinsă cât mai aproape de 90 ° în orice poziție pe circumferința roții de apă lamei în fluxul apos [5].
Plecând de la cele de mai sus, putem trage concluziile următoare:
1. Lamă funcționează eficient când unghiul de atac față de direcția fluxului de apă este cât mai aproape de 90 de grade. Lama trebuie făcută într-o formă curbată, care va oferi cea mai apropiată valoare a unghiului de atac la debitul de apă și cea mai mare valoare a energiei transmise;
2. Viteza unghiulară crește cu raza descrescătoare a roții de apă, ceea ce permite utilizarea acesteia în locul unei turbine pentru generatoarele cu viteză redusă;
3. Utilizarea roților de apă este eficientă pentru generarea de energie electrică la debite scăzute de apă și la anteturile mici, caracterizată de mici râuri.
Vă aducem la cunoștință jurnale publicate în editura "Academia de Istorie Naturală"
(Factor de impact ridicat al RINC, subiectul jurnalelor acoperă toate domeniile științifice)
Jurnalul Internațional de Cercetare Aplicată și Fundamentală
Serviciul de asistență tehnică - [email protected]
Secretarul executiv al revistei Bizenkov M.N. - ediț[email protected]
Materialele revistei sunt disponibile sub licența Creative Commons "Attribution" 4.0 World.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: