Hidro Enerji üçün Su Çarxı Dizaynı
hidroenerji ikonasıHidroenerji, hərəkət edən suyun kinetik enerjisini mexaniki və ya elektrik enerjisinə çevirən bir texnologiyadır və hərəkət edən suyun enerjisini istifadəyə yararlı işə çevirmək üçün istifadə edilən ən erkən cihazlardan biri Su Təkər Dizaynı idi.
Su təkərlərinin dizaynı zamanla bəzi su təkərlərinin şaquli, bəzilərinin üfüqi, bəzilərinin isə mürəkkəb kasnaq və dişli çarxlarla birləşdirilməsi ilə inkişaf etmişdir, lakin hamısı eyni funksiyanı yerinə yetirmək üçün hazırlanmışdır və bu da "hərəkətli suyun xətti hərəkətini fırlanan mil vasitəsilə ona qoşulmuş istənilən maşın parçasını hərəkətə gətirmək üçün istifadə edilə bilən fırlanan hərəkətə çevirmək" deməkdir.
Tipik Su Çarxı Dizaynı
Erkən Su Çarxı Dizaynı, ətrafları boyunca bərabər şəkildə sabitlənmiş taxta bıçaqları və ya vedrələr olan şaquli taxta təkərdən ibarət olduqca ibtidai və sadə maşınlar idi və hamısı üfüqi bir mil üzərində dəstəklənir və altından axan suyun qüvvəsi təkəri bıçaqlara qarşı tangensial istiqamətdə itələyirdi.
Bu şaquli su çarxları qədim yunanlar və misirlilər tərəfindən hazırlanmış əvvəlki üfüqi su çarxı dizaynından xeyli üstün idi, çünki onlar hərəkət edən suyun impulsunu gücə çevirərək daha səmərəli işləyə bilirdilər. Daha sonra dəyirman daşlarını işlətmək, ağac mişarlamaq, filiz əzmək, ştamplama və kəsmə və s. üçün fırlanan valın istiqamətini üfüqidən şaquliyə dəyişməyə imkan verən kasnaklar və dişli çarxlar su çarxına bərkidilirdi.
Su Təkər Dizaynının Növləri
Su dəyirmanları və ya sadəcə Su Təkərləri kimi tanınan əksər Su Təkərləri üfüqi ox ətrafında fırlanan şaquli şəkildə quraşdırılmış təkərlərdir və bu tip su təkərləri suyun təkərin oxuna nisbətən təkərə tətbiq olunma üsuluna görə təsnif edilir. Gözlədiyiniz kimi, su təkərləri sürtünmə itkiləri və vedrənin natamam doldurulması və s. səbəbindən aşağı bucaq sürətlərində fırlanan və aşağı səmərəliliyə malik nisbətən böyük maşınlardır.
Suyun təkər vedrələrinə və ya avarlarına basması oxda fırlanma momenti yaradır, lakin suyu təkərin müxtəlif mövqelərindən bu avarlara və vedrələrə yönəltməklə fırlanma sürəti və səmərəliliyi artırıla bilər. Su çarxı dizaynının ən çox yayılmış iki növü "aşağıdan aşağıya doğru hərəkət edən su çarxı" və "ortadan yuxarıya doğru hərəkət edən su çarxıdır".
Undershot Su Təkərinin Dizaynı
"Axın çarxı" kimi də tanınan Undershot Su Təkəri Dizaynı, qədim yunanlar və romalılar tərəfindən hazırlanmış ən çox istifadə edilən su çarxı növü idi, çünki bu, ən sadə, ən ucuz və asan hazırlanan təkər növüdür.
Bu tip su çarxı dizaynında çarx sadəcə olaraq sürətlə axan çaya yerləşdirilir və yuxarıdan dəstəklənir. Aşağıdakı suyun hərəkəti çarxın aşağı hissəsindəki suya batmış avarlara qarşı itələyici təsir yaradır və onun yalnız suyun axını istiqamətinə nisbətən bir istiqamətdə fırlanmasına imkan verir.
Bu tip su çarxı dizaynı, ümumiyyətlə, təbii yamacının olmadığı və ya su axınının kifayət qədər sürətli olduğu düz ərazilərdə istifadə olunur. Digər su çarxı dizaynları ilə müqayisədə bu tip dizayn çox səmərəsizdir, su potensial enerjisinin yalnız 20%-i təkəri fırlatmaq üçün istifadə olunur. Həmçinin, su enerjisi təkəri fırlatmaq üçün yalnız bir dəfə istifadə olunur və bundan sonra suyun qalan hissəsi ilə birlikdə axır.
Sualtı su çarxının digər bir çatışmazlığı, sürətlə hərəkət edən çox miqdarda suyun tələb etməsidir. Buna görə də, sualtı su çarxları adətən çayların sahillərində yerləşir, çünki kiçik çaylar və ya çaylar hərəkət edən suda kifayət qədər potensial enerjiyə malik deyil.
Sualtı su çarxının səmərəliliyini bir qədər artırmağın yollarından biri çaydakı suyun müəyyən faizini dar bir kanal və ya kanal boyunca yönəltməkdir ki, yönləndirilən suyun 100%-i çarxı fırlatmaq üçün istifadə edilsin. Buna nail olmaq üçün suyun kənarlardan sızmasının qarşısını almaq və ya avarların sayını və ya ölçüsünü artırmaqla sualtı çarx dar olmalı və kanalın içinə çox dəqiq uyğun olmalıdır.
Overshot Su Təkəri Dizaynı
Overshot Su Təkəri Dizaynı ən çox yayılmış su çarxı dizayn növüdür. Overshot su çarxı, suyu tutmaq və saxlamaq üçün vedrələrdən və ya kiçik bölmələrdən istifadə etdiyi üçün əvvəlki alt su çarxından daha mürəkkəbdir.
Bu vedrələr çarxın yuxarı hissəsindən axan su ilə dolur. Dolmuş vedrələrdəki suyun cazibə qüvvəsi çarxın digər tərəfindəki boş vedrələr yüngülləşdikcə çarxın mərkəzi oxu ətrafında fırlanmasına səbəb olur.
Bu tip su çarxı, suyun özünün və çıxış gücünü artırmaq üçün cazibə qüvvəsindən istifadə edir, buna görə də, həddindən artıq su çarxları, suyun demək olar ki, hamısı və çəkisi çıxış gücü istehsal etmək üçün istifadə edildiyi üçün, aşağı su çarxları dizaynlarından daha səmərəlidir. Lakin əvvəlki kimi, suyun enerjisi təkəri fırlatmaq üçün yalnız bir dəfə istifadə olunur, bundan sonra suyun qalan hissəsi ilə birlikdə axır.
Overshot su çarxları çayın və ya dərənin üzərində asılı vəziyyətdədir və ümumiyyətlə təpələrin yamaclarında qurulur və yuxarıdan 5-20 metr arasında aşağı təzyiq (yuxarıdakı su ilə aşağıdakı çay və ya dərə arasındakı şaquli məsafə) ilə su təchizatı təmin edir. Kiçik bir bənd və ya bənd tikilə və suyun sürətini təkərin yuxarısına doğru həm kanalizasiya etmək, həm də artırmaq üçün istifadə edilə bilər, ona daha çox enerji verir, lakin təkəri fırlatmağa kömək edən sürəti deyil, suyun həcmidir.
Ümumiyyətlə, overshot su çarxları, suyun cazibə qüvvəsi ilə təkəri fırlatmaq üçün mümkün olan ən böyük baş məsafəsini təmin etmək məqsədilə mümkün qədər böyük şəkildə qurulur. Lakin, böyük diametrli su çarxlarının təkərin və suyun çəkisinə görə qurulması daha mürəkkəb və baha başa gəlir.
Fərdi vedrələr su ilə doldurulduqda, suyun cazibə qüvvəsi çarxın su axını istiqamətində fırlanmasına səbəb olur. Fırlanma bucağı çarxın dibinə yaxınlaşdıqca, vedrənin içindəki su aşağıdakı çaya və ya dərəyə axır, lakin arxasında fırlanan vedrənin çəkisi çarxın fırlanma sürətini davam etdirməsinə səbəb olur. Boş vedrə, daha çox su ilə doldurulmağa hazır olana və dövr təkrarlanana qədər fırlanan çarxın ətrafında davam edir. Overshot su çarxı dizaynının çatışmazlıqlarından biri də suyun təkərin üzərindən axarkən yalnız bir dəfə istifadə edilməsidir.
Pitchback Su Təkəri Dizaynı
Pitchback Su Təkəri Dizaynı, əvvəlki overshot su təkərinin bir versiyasıdır, çünki o, təkəri fırlatmaq üçün suyun cazibə qüvvəsindən də istifadə edir, eyni zamanda əlavə təkan vermək üçün altındakı tullantı suyunun axınından da istifadə edir. Bu tip su təkəri dizaynı, yuxarıdakı çuxurdan təkərin yuxarısına yaxın su təmin edən aşağı təzyiqli qidalanma sistemindən istifadə edir.
Suyu birbaşa təkərin üzərindən ötürərək suyun axını istiqamətində fırlanmasına səbəb olan overshot su çarxından fərqli olaraq, pitchback su çarxı suyu şaquli olaraq qıf vasitəsilə aşağıya və aşağıdakı vedrəyə ötürür və təkərin yuxarıdakı suyun axınının əks istiqamətində fırlanmasına səbəb olur.
Əvvəlki overshot su çarxında olduğu kimi, vedrələrdəki suyun cazibə qüvvəsi çarxın saat əqrəbinin əksi istiqamətində fırlanmasına səbəb olur. Fırlanma bucağı çarxın dibinə yaxınlaşdıqca, vedrələrin içərisində qalan su aşağıya axır. Boş vedrə çarxa bərkidildikdə, yenidən yuxarı qalxıb daha çox su ilə doldurulana və dövr təkrarlanana qədər əvvəlki kimi çarxla fırlanmağa davam edir.
Bu dəfəki fərq ondadır ki, fırlanan vedrənin boşaldılmış tullantı suyu, aşağıdan vurulan su çarxı prinsipinə bənzər şəkildə, fırlanan çarx istiqamətində axır (çünki başqa yerə gedilə bilməz). Beləliklə, pitchback su çarxının əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, o, təkəri mərkəzi oxu ətrafında fırlatmaq üçün suyun enerjisindən iki dəfə, bir dəfə yuxarıdan, bir dəfə isə aşağıdan istifadə edir.
Nəticə odur ki, su çarxı dizaynının səmərəliliyi həm daxil olan suyun cazibə qüvvəsi, həm də yuxarıdan vedrələrə yönəldilən suyun qüvvəsi və ya təzyiqi, eləcə də aşağıdakı tullantı suyun vedrələrə basaraq axını ilə idarə olunduğu üçün su enerjisinin 80%-dən çoxuna qədər artır. Lakin, pitchback su çarxının dezavantajı, təkərin birbaşa üstündə bir az daha mürəkkəb su təchizatı tənzimləməsinə ehtiyac duymasıdır.
Döş qəfəsi su çarxı dizaynı
Döş qəfəsi Su Təkəri Dizaynı, suyun ox hündürlüyünün yarısında və ya bir az yuxarısında vedrələrə daxil olduğu və sonra təkərlərin fırlanma istiqamətində aşağıdan axdığı başqa bir şaquli şəkildə quraşdırılmış su çarxı dizaynıdır. Ümumiyyətlə, döş qəfəsi su çarxı, suyun təzyiqinin overshot və ya pitchback su çarxı dizaynını yuxarıdan idarə etmək üçün kifayət etmədiyi hallarda istifadə olunur.
Buradakı çatışmazlıq odur ki, suyun cazibə qüvvəsi əvvəllər fırlanmanın yarısı üçün istifadə olunurdusa, fırlanmanın yalnız dörddə biri üçün istifadə olunur. Bu aşağı baş hündürlüyünü aradan qaldırmaq üçün su çarxlarının vedrələri sudan lazımi miqdarda potensial enerjini çıxarmaq üçün daha geniş edilir.
Döşlü su çarxları çarxı fırlatmaq üçün suyun təxminən eyni cazibə qüvvəsindən istifadə edir, lakin suyun baş hündürlüyü tipik bir overshot su çarxının təxminən yarısı qədər olduğundan, vedrələrdə tutulan suyun həcmini artırmaq üçün vedrələr əvvəlki su çarxı dizaynlarından daha genişdir. Bu tip dizaynın dezavantajı hər vedrənin daşıdığı suyun eninin və çəkisinin artmasıdır. Pitchback dizaynında olduğu kimi, döşlü çarx suyun enerjisindən iki dəfə istifadə edir, çünki su çarxı suda oturmaq üçün nəzərdə tutulub və bu da tullantı suyun axın boyunca axarkən təkərin fırlanmasına kömək etməsinə imkan verir.
Su çarxından istifadə edərək elektrik enerjisi istehsal edin
Tarixən su təkərləri un, dənli bitkilər və digər bu kimi mexaniki işlərin üyüdülməsi üçün istifadə olunub. Lakin su təkərləri həmçinin Hidro Enerji Sistemi adlanan elektrik enerjisi istehsalı üçün də istifadə edilə bilər. Elektrik generatorunu su təkərlərinin fırlanan valına birbaşa və ya dolayı yolla, ötürücü kəmərlər və kasnaklar vasitəsilə qoşmaqla, su təkərləri günəş enerjisindən fərqli olaraq, gündə 24 saat fasiləsiz enerji istehsal etmək üçün istifadə edilə bilər. Su təkəri düzgün dizayn edilərsə, kiçik və ya "mikro" hidroelektrik sistemi orta səviyyəli bir evdə işıqlandırma və/və ya elektrik cihazlarını enerji ilə təmin etmək üçün kifayət qədər elektrik enerjisi istehsal edə bilər.
Nisbətən aşağı sürətlərdə optimal çıxışı təmin etmək üçün hazırlanmış su təkərli generatorlara baxın. Kiçik layihələr üçün kiçik bir DC mühərriki aşağı sürətli generator və ya avtomobil alternatoru kimi istifadə edilə bilər, lakin bunlar daha yüksək sürətlərdə işləmək üçün nəzərdə tutulub, buna görə də müəyyən növ dişli ötürücü tələb oluna bilər. Külək turbin generatoru aşağı sürətli və yüksək çıxışlı işləmə üçün nəzərdə tutulduğu üçün ideal su təkərli generatordur.
Evinizin və ya bağçanızın yaxınlığında istifadə edə biləcəyiniz kifayət qədər sürətli axan bir çay və ya dərə varsa, kiçik miqyaslı su elektrik sistemi, vizual təsirini daha az artırdığı üçün "Külək Enerjisi" və ya "Günəş Enerjisi" kimi digər bərpa olunan enerji mənbələrinə daha yaxşı alternativ ola bilər. Külək və günəş enerjisi kimi, yerli kommunal şəbəkəyə qoşulmuş şəbəkəyə qoşulmuş kiçik miqyaslı su çarxı dizaynlı generator sistemi ilə istehsal etdiyiniz, lakin istifadə etmədiyiniz hər hansı bir elektrik enerjisi elektrik şirkətinə geri satıla bilər.
Növbəti Hidro Enerji dərsliyində, hidroenerji istehsalı üçün su çarxı dizaynımıza əlavə edə biləcəyimiz müxtəlif turbin növlərinə nəzər salacağıq. Su çarxı Dizaynı və suyun gücündən istifadə edərək öz elektrik enerjinizi necə istehsal etmək barədə daha çox məlumat əldə etmək və ya mövcud olan müxtəlif su çarxı dizaynları haqqında daha çox hidroenerji məlumatı əldə etmək və ya hidroenerjinin üstünlükləri və çatışmazlıqlarını araşdırmaq üçün bu gün Amazon-dan elektrik enerjisi istehsalında istifadə edilə bilən su çarxlarının prinsipləri və quruluşu haqqında nüsxənizi sifariş etmək üçün buraya klikləyin.
Yazı vaxtı: 25 iyun 2021
