Waterwielontwerp vir Hidro-waterkragprojek

Waterwielontwerp vir hidro-energie
Hidro-energie-ikoonHidro-energie is 'n tegnologie wat die kinetiese energie van bewegende water omskakel in meganiese of elektriese energie, en een van die vroegste toestelle wat gebruik is om die energie van bewegende water in bruikbare werk om te skakel, was die Waterwielontwerp.
Waterwielontwerp het mettertyd ontwikkel, met sommige waterwiele wat vertikaal georiënteer is, sommige horisontaal en sommige met uitgebreide katrolle en ratte wat aangeheg is, maar hulle is almal ontwerp om dieselfde funksie te verrig, en dit is ook om "die lineêre beweging van die bewegende water in 'n roterende beweging om te skakel wat gebruik kan word om enige stuk masjinerie wat daaraan gekoppel is via 'n roterende as aan te dryf".

Tipiese Waterwielontwerp
Vroeë waterwielontwerpe was redelik primitief en eenvoudige masjiene wat bestaan ​​het uit 'n vertikale houtwiel met houtlemme of emmers wat eweredig om hul omtrek vasgemaak is, alles op 'n horisontale as ondersteun word, met die krag van die water wat daaronder vloei wat die wiel in 'n tangensiële rigting teen die lemme stoot.
Hierdie vertikale waterwiele was verreweg beter as die vroeëre horisontale waterwielontwerp deur die antieke Grieke en Egiptenare, omdat hulle meer doeltreffend kon werk en die momentum van die bewegende water in krag kon omskakel. Katrolle en ratte is toe aan die waterwiel geheg, wat 'n verandering in rigting van 'n roterende as van horisontaal na vertikaal moontlik gemaak het om meulstene te gebruik, hout te saag, erts te vergruis, te stamp en te sny, ens.

Tipes waterwielontwerp
Die meeste waterwiele, ook bekend as watermeule of bloot waterwiele, is vertikaal gemonteerde wiele wat om 'n horisontale as draai, en hierdie tipe waterwiele word geklassifiseer volgens die manier waarop die water op die wiel toegedien word, relatief tot die wiel se as. Soos u kan verwag, is waterwiele relatief groot masjiene wat teen lae hoeksnelhede draai en 'n lae doeltreffendheid het as gevolg van verliese deur wrywing en die onvolledige vulling van die emmers, ens.
Die aksie van die water wat teen die wiele se emmers of roeispane druk, ontwikkel wringkrag op die as, maar deur die water vanaf verskillende posisies op die wiel na hierdie roeispane en emmers te rig, kan die rotasiespoed en die doeltreffendheid daarvan verbeter word. Die twee mees algemene tipes waterwielontwerpe is die "onderslagwaterwiel" en die "oorslagwaterwiel".

Onderskote Waterwiel Ontwerp
Die Onderskot-waterwielontwerp, ook bekend as 'n "stroomwiel", was die mees gebruikte tipe waterwiel wat deur die antieke Grieke en Romeine ontwerp is, aangesien dit die eenvoudigste, goedkoopste en maklikste tipe wiel is om te bou.
In hierdie tipe waterwielontwerp word die wiel eenvoudig direk in 'n vinnig vloeiende rivier geplaas en van bo af ondersteun. Die beweging van die water onder skep 'n stootaksie teen die ondergedompelde roeispane aan die onderste deel van die wiel, wat dit toelaat om slegs in een rigting te draai relatief tot die rigting van die vloei van die water.
Hierdie tipe waterwielontwerp word gewoonlik in plat gebiede gebruik sonder 'n natuurlike helling van die land of waar die vloei van water vinnig genoeg beweeg. In vergelyking met die ander waterwielontwerpe, is hierdie tipe ontwerp baie ondoeltreffend, met so min as 20% van die water se potensiële energie wat gebruik word om die wiel werklik te draai. Ook word die water se energie slegs een keer gebruik om die wiel te draai, waarna dit saam met die res van die water wegvloei.
Nog 'n nadeel van die onderbeetwaterwiel is dat dit groot hoeveelhede water benodig wat teen 'n spoed beweeg. Daarom word onderbeetwaterwiele gewoonlik op die oewers van riviere geleë, aangesien kleiner strome of beeë nie genoeg potensiële energie in die bewegende water het nie.
Een manier om die doeltreffendheid van 'n onderbeet-waterwiel effens te verbeter, is om 'n persentasie van die water in die rivier langs 'n nou kanaal of buis af te lei sodat 100% van die afgeleide water gebruik word om die wiel te draai. Om dit te bereik, moet die onderbeet-wiel smal wees en baie akkuraat in die kanaal pas om te verhoed dat die water om die kante ontsnap, of deur die aantal of grootte van die roeispane te vergroot.

Oorskiet Waterwiel Ontwerp
Die Oorskietwaterwielontwerp is die mees algemene tipe waterwielontwerp. Die oorskietwaterwiel is meer ingewikkeld in sy konstruksie en ontwerp as die vorige onderskietwaterwiel, aangesien dit emmers of klein kompartemente gebruik om die water op te vang en te hou.
Hierdie emmers vul met water wat bo-aan die wiel invloei. Die swaartekrag van die water in die vol emmers veroorsaak dat die wiel om sy sentrale as draai soos die leë emmers aan die ander kant van die wiel ligter word.
Hierdie tipe waterwiel gebruik swaartekrag om die uitset sowel as die water self te verbeter, dus is oorskietwaterwiele baie meer doeltreffend as onderskietontwerpe, aangesien byna al die water en die gewig daarvan gebruik word om uitsetkrag te produseer. Soos voorheen word die waterenergie egter slegs een keer gebruik om die wiel te draai, waarna dit saam met die res van die water wegvloei.
Oorskietwaterwiele word bo 'n rivier of stroom opgehang en word gewoonlik aan die kante van heuwels gebou om 'n watervoorraad van bo af te verskaf met 'n lae hoogte (die vertikale afstand tussen die water bo en die rivier of stroom onder) van tussen 5 en 20 meter. 'n Klein dam of keerwal kan gebou en gebruik word om beide die spoed van die water na die bokant van die wiel te kanaliseer en te verhoog, wat dit meer energie gee, maar dit is die volume water eerder as die spoed daarvan wat help om die wiel te draai.

Oor die algemeen word oorskietwaterwiele so groot as moontlik gebou om die grootste moontlike kopafstand te gee vir die swaartekraggewig van die water om die wiel te roteer. Waterwiele met 'n groot deursnee is egter meer ingewikkeld en duur om te bou as gevolg van die gewig van die wiel en water.
Wanneer die individuele emmers met water gevul word, veroorsaak die swaartekrag van die water dat die wiel in die rigting van die watervloei draai. Soos die rotasiehoek nader aan die onderkant van die wiel kom, mond die water binne-in die emmer in die rivier of stroom onder uit, maar die gewig van die emmers wat daaragter draai, veroorsaak dat die wiel met sy rotasiespoed voortgaan. Die leë emmer gaan voort om die roterende wiel totdat dit weer bo kom, gereed om met meer water gevul te word en die siklus herhaal. Een van die nadele van 'n oorskiet-waterwielontwerp is dat die water slegs een keer gebruik word soos dit oor die wiel vloei.

Die Pitchback Waterwiel Ontwerp
Die Pitchback-waterwielontwerp is 'n variasie op die vorige oorskietwaterwiel, aangesien dit ook die swaartekraggewig van die water gebruik om die wiel te help roteer, maar dit gebruik ook die vloei van die afvalwater daaronder om 'n ekstra stoot te gee. Hierdie tipe waterwielontwerp gebruik 'n lae-druk-invoerstelsel wat die water naby die bokant van die wiel vanaf 'n deurgang daarbo voorsien.
Anders as die oorskietwaterwiel wat die water direk oor die wiel gekanaliseer het en dit in die rigting van die vloei van die water laat draai het, voer die terugslagwaterwiel die water vertikaal afwaarts deur 'n tregter en in die emmer onder, wat veroorsaak dat die wiel in die teenoorgestelde rigting as die vloei van die water hierbo draai.
Net soos met die vorige oorskiet-waterwiel, veroorsaak die swaartekrag van die water in die emmers dat die wiel draai, maar antikloksgewys. Soos die rotasiehoek die onderkant van die wiel nader, stroom die water wat binne die emmers vasgevang is, ondertoe. Soos die leë emmer aan die wiel vasgemaak word, gaan dit voort om soos voorheen met die wiel te draai totdat dit weer bo kom, gereed om met meer water gevul te word, en die siklus herhaal.
Die verskil hierdie keer is dat die afvalwater wat uit die roterende emmer leeggemaak word, in die rigting van die roterende wiel wegvloei (aangesien dit nêrens anders heen kan gaan nie), soortgelyk aan die beginsel van die onderslagwaterwiel. Dus is die hoofvoordeel van die terugwaartse waterwiel dat dit die energie van die water twee keer gebruik, een keer van bo en een keer van onder om die wiel om sy sentrale as te draai.
Die gevolg is dat die doeltreffendheid van die waterwielontwerp aansienlik verhoog word tot meer as 80% van die water se energie, aangesien dit aangedryf word deur beide die swaartekraggewig van die inkomende water en deur die krag of druk van water wat van bo af in die emmers gerig word, sowel as die vloei van die afvalwater onder wat teen die emmers druk. Die nadeel van 'n terugwaartse waterwiel is egter dat dit 'n effens meer komplekse watervoorsieningsreëling direk bokant die wiel benodig, met geute en deurgange.

Die Borsskot Waterwiel Ontwerp
Die Borsskotwaterwielontwerp is nog 'n vertikaal gemonteerde waterwielontwerp waar die water die emmers ongeveer halfpad op ashoogte, of net bokant dit, binnedring en dan onder in die rigting van die wiele se rotasie uitvloei. Oor die algemeen word die borsskotwaterwiel gebruik in situasies waar die waterhoogte onvoldoende is om 'n oorskot- of terugslagwaterwielontwerp van bo af aan te dryf.
Die nadeel hier is dat die swaartekraggewig van die water slegs vir ongeveer 'n kwart van die rotasie gebruik word, anders as voorheen wat vir die helfte van die rotasie was. Om hierdie lae kophoogte te oorkom, word die waterwiele se emmers breër gemaak om die vereiste hoeveelheid potensiële energie uit die water te onttrek.
Borsskotwaterwiele gebruik ongeveer dieselfde swaartekraggewig van die water om die wiel te draai, maar aangesien die kophoogte van die water ongeveer die helfte van dié van 'n tipiese oorskotwaterwiel is, is die emmers baie wyer as vorige waterwielontwerpe om die volume van die water wat in die emmers vasgevang word, te verhoog. Die nadeel van hierdie tipe ontwerp is 'n toename in die breedte en gewig van die water wat deur elke emmer gedra word. Soos met die terugslagontwerp, gebruik die borsskotwiel die energie van die water twee keer, aangesien die waterwiel ontwerp is om in die water te sit, sodat die afvalwater kan help met die rotasie van die wiel soos dit stroomaf vloei.

Genereer elektrisiteit met behulp van 'n waterwiel
Histories is waterwiele gebruik vir die maal van meel, graan en ander sulke meganiese take. Maar waterwiele kan ook gebruik word vir die opwekking van elektrisiteit, wat 'n hidro-elektriese stelsel genoem word. Deur 'n elektriese kragopwekker aan die waterwiel se roterende as te koppel, direk of indirek met behulp van dryfbande en katrolle, kan waterwiele gebruik word om 24 uur per dag voortdurend krag op te wek, anders as sonenergie. As die waterwiel korrek ontwerp is, kan 'n klein of "mikro" hidro-elektriese stelsel genoeg elektrisiteit produseer om beligting en/of elektriese toestelle in 'n gemiddelde huis aan te dryf.
Soek na waterwielgenerators wat ontwerp is om optimale uitset teen relatief lae snelhede te lewer. Vir klein projekte kan 'n klein GS-motor as 'n laespoedgenerator of 'n motoralternator gebruik word, maar hierdie is ontwerp om teen baie hoër snelhede te werk, dus mag 'n vorm van ratkas nodig wees. 'n Windturbinegenerator maak 'n ideale waterwielgenerator, aangesien dit ontwerp is vir laespoed-, hoë-uitsetwerking.
As daar 'n redelik vinnig vloeiende rivier of stroom naby jou huis of tuin is wat jy kan gebruik, dan kan 'n kleinskaalse hidrokragstelsel 'n beter alternatief wees vir ander vorme van hernubare energiebronne soos "Windenergie" of "Sonenergie", aangesien dit baie minder visuele impak het. Net soos wind- en sonenergie, met 'n netwerkgekoppelde kleinskaalse waterwiel-ontwerpte opwekkingstelsel wat aan die plaaslike nutsnetwerk gekoppel is, kan enige elektrisiteit wat jy opwek, maar nie gebruik nie, terugverkoop word aan die elektrisiteitsmaatskappy.
In die volgende tutoriaal oor hidro-energie, sal ons kyk na die verskillende tipes turbines wat beskikbaar is wat ons aan ons waterwielontwerp vir hidro-kragopwekking kan koppel. Vir meer inligting oor waterwielontwerp en hoe om jou eie elektrisiteit op te wek met behulp van die krag van water, of om meer hidro-energie-inligting oor die verskillende beskikbare waterwielontwerpe te bekom, of om die voor- en nadele van hidro-energie te verken, klik dan hier om jou kopie vandag by Amazon te bestel oor die beginsels en konstruksie van waterwiele wat gebruik kan word vir die opwekking van elektrisiteit.