Dylunio Olwyn Ddŵr ar gyfer Ynni Hydro
Eicon ynni hydroMae ynni hydro yn dechnoleg sy'n trosi egni cinetig dŵr symudol yn egni mecanyddol neu drydanol, ac un o'r dyfeisiau cynharaf a ddefnyddiwyd i drosi egni dŵr symudol yn waith defnyddiadwy oedd y Dyluniad Olwyn Ddŵr.
Mae dyluniad olwynion dŵr wedi esblygu dros amser gyda rhai olwynion dŵr wedi'u cyfeirio'n fertigol, rhai'n llorweddol a rhai â phwlïau a gerau cymhleth ynghlwm, ond maent i gyd wedi'u cynllunio i wneud yr un swyddogaeth a dyna hefyd, "trosi symudiad llinol y dŵr sy'n symud yn symudiad cylchdro y gellir ei ddefnyddio i yrru unrhyw ddarn o beiriannau sy'n gysylltiedig ag ef trwy siafft gylchdroi".
Dyluniad Olwyn Ddŵr Nodweddiadol
Roedd Dyluniadau Olwyn Ddŵr Cynnar yn beiriannau eithaf cyntefig a syml yn cynnwys olwyn bren fertigol gyda llafnau neu fwcedi pren wedi'u gosod yn gyfartal o amgylch eu cylchedd, i gyd wedi'u cynnal ar siafft lorweddol gyda grym y dŵr yn llifo oddi tano yn gwthio'r olwyn i gyfeiriad tangiadol yn erbyn y llafnau.
Roedd yr olwynion dŵr fertigol hyn yn llawer gwell na'r dyluniad olwyn ddŵr llorweddol cynharach gan y Groegiaid a'r Eifftiaid hynafol, oherwydd gallent weithredu'n fwy effeithlon gan drosi momentwm y dŵr symudol yn bŵer. Yna, roedd pwlïau a gêr yn cael eu cysylltu â'r olwyn ddŵr a oedd yn caniatáu newid cyfeiriad siafft gylchdroi o lorweddol i fertigol er mwyn gweithredu cerrig melin, llifio coed, malu mwyn, stampio a thorri ac ati.
Mathau o Ddylunio Olwyn Ddŵr
Mae'r rhan fwyaf o Olwynion Dŵr, a elwir hefyd yn Felinau Dŵr neu'n syml yn Olwynion Dŵr, yn olwynion wedi'u gosod yn fertigol sy'n cylchdroi o amgylch echel lorweddol, ac mae'r mathau hyn o olwynion dŵr yn cael eu dosbarthu yn ôl y ffordd y mae'r dŵr yn cael ei roi ar yr olwyn, o'i gymharu ag echel yr olwyn. Fel y gallech ddisgwyl, mae olwynion dŵr yn beiriannau cymharol fawr sy'n cylchdroi ar gyflymderau onglog isel, ac sydd ag effeithlonrwydd isel, oherwydd colledion trwy ffrithiant a llenwi'r bwcedi'n anghyflawn, ac ati.
Mae gweithred y dŵr yn gwthio yn erbyn bwcedi neu badlau'r olwynion yn datblygu trorym ar yr echel ond trwy gyfeirio'r dŵr at y padlau a'r bwcedi hyn o wahanol safleoedd ar yr olwyn gellir gwella cyflymder y cylchdro a'i effeithlonrwydd. Y ddau fath mwyaf cyffredin o ddyluniad olwyn ddŵr yw'r "olwyn ddŵr dan-ergyd" a'r "olwyn ddŵr gordyfgyd".
Dyluniad Olwyn Ddŵr Tan-saethiad
Y Dyluniad Olwyn Ddŵr Tan-ergyd, a elwir hefyd yn "olwyn nant", oedd y math o olwyn ddŵr a ddefnyddiwyd amlaf a ddyluniwyd gan y Groegiaid a'r Rhufeiniaid hynafol gan mai dyma'r math symlaf, rhataf a hawsaf o olwyn i'w hadeiladu.
Yn y math hwn o ddyluniad olwyn ddŵr, mae'r olwyn yn cael ei gosod yn uniongyrchol mewn afon sy'n llifo'n gyflym ac yn cael ei chynnal o'r uchod. Mae symudiad y dŵr isod yn creu gweithred gwthio yn erbyn y padlau tanddwr ar ran isaf yr olwyn gan ganiatáu iddi gylchdroi i un cyfeiriad yn unig o'i gymharu â chyfeiriad llif y dŵr.
Defnyddir y math hwn o ddyluniad olwyn ddŵr yn gyffredinol mewn ardaloedd gwastad heb lethr naturiol ar y tir neu lle mae llif y dŵr yn symud yn ddigon cyflym. O'i gymharu â'r dyluniadau olwyn ddŵr eraill, mae'r math hwn o ddyluniad yn aneffeithlon iawn, gyda chyn lleied â 20% o ynni potensial y dŵr yn cael ei ddefnyddio i gylchdroi'r olwyn mewn gwirionedd. Hefyd, dim ond unwaith y defnyddir ynni'r dŵr i gylchdroi'r olwyn, ac ar ôl hynny mae'n llifo i ffwrdd gyda gweddill y dŵr.
Anfantais arall i'r olwyn ddŵr dan-y-dŵr yw ei bod angen llawer iawn o ddŵr yn symud ar gyflymder. Felly, mae olwynion dŵr dan-y-dŵr fel arfer wedi'u lleoli ar lannau afonydd gan nad oes gan nentydd neu ffrydiau llai ddigon o egni potensial yn y dŵr sy'n symud.
Un ffordd o wella effeithlonrwydd olwyn ddŵr dan-ddŵr ychydig yw dargyfeirio canran o'r dŵr yn yr afon ar hyd sianel neu ddwythell gul fel bod 100% o'r dŵr sy'n cael ei ddargyfeirio yn cael ei ddefnyddio i gylchdroi'r olwyn. Er mwyn cyflawni hyn, mae'n rhaid i'r olwyn dan-ddŵr fod yn gul a ffitio'n gywir iawn o fewn y sianel i atal y dŵr rhag dianc o amgylch yr ochrau neu drwy gynyddu naill ai nifer neu faint y padlau.
Dyluniad Olwyn Ddŵr Gor-saeth
Y Dyluniad Olwyn Ddŵr Gor-ergyd yw'r math mwyaf cyffredin o ddyluniad olwyn ddŵr. Mae'r olwyn ddŵr gor-ergyd yn fwy cymhleth o ran ei hadeiladwaith a'i dyluniad na'r olwyn ddŵr is-ergyd flaenorol gan ei bod yn defnyddio bwcedi neu adrannau bach i ddal a dal y dŵr.
Mae'r bwcedi hyn yn llenwi â dŵr sy'n llifo i mewn ar ben yr olwyn. Mae pwysau disgyrchiant y dŵr yn y bwcedi llawn yn achosi i'r olwyn gylchdroi o amgylch ei hechel ganolog wrth i'r bwcedi gwag ar ochr arall yr olwyn ddod yn ysgafnach.
Mae'r math hwn o olwyn ddŵr yn defnyddio disgyrchiant i wella allbwn yn ogystal â'r dŵr ei hun, felly mae olwynion dŵr uwchben yn llawer mwy effeithlon na dyluniadau isben gan fod bron yr holl ddŵr a'i bwysau'n cael ei ddefnyddio i gynhyrchu pŵer allbwn. Fodd bynnag, fel o'r blaen, dim ond unwaith y defnyddir ynni'r dŵr i gylchdroi'r olwyn, ac ar ôl hynny mae'n llifo i ffwrdd gyda gweddill y dŵr.
Mae olwynion dŵr uwchben yn cael eu hongian uwchben afon neu nant ac fel arfer cânt eu hadeiladu ar ochrau bryniau gan ddarparu cyflenwad dŵr o'r uchod gyda phen isel (y pellter fertigol rhwng y dŵr ar y brig a'r afon neu'r nant islaw) o rhwng 5 a 20 metr. Gellir adeiladu argae neu gored fach a'i defnyddio i sianelu a chynyddu cyflymder y dŵr i ben yr olwyn gan roi mwy o egni iddi ond cyfaint y dŵr yn hytrach na'i gyflymder sy'n helpu i gylchdroi'r olwyn.
Yn gyffredinol, mae olwynion dŵr uwchben yn cael eu hadeiladu mor fawr â phosibl i roi'r pellter pen mwyaf posibl i bwysau disgyrchiant y dŵr gylchdroi'r olwyn. Fodd bynnag, mae olwynion dŵr diamedr mawr yn fwy cymhleth ac yn ddrytach i'w hadeiladu oherwydd pwysau'r olwyn a'r dŵr.
Pan fydd y bwcedi unigol yn cael eu llenwi â dŵr, mae pwysau disgyrchiant y dŵr yn achosi i'r olwyn gylchdroi i gyfeiriad llif y dŵr. Wrth i ongl y cylchdro agosáu at waelod yr olwyn, mae'r dŵr y tu mewn i'r bwced yn gwagio allan i'r afon neu'r nant islaw, ond mae pwysau'r bwcedi sy'n cylchdroi y tu ôl iddi yn achosi i'r olwyn barhau â'i chyflymder cylchdro. Mae'r bwced wag yn parhau o amgylch yr olwyn sy'n cylchdroi nes iddo gyrraedd yn ôl i fyny i'r brig eto yn barod i gael ei lenwi â mwy o ddŵr ac mae'r cylch yn ailadrodd. Un o anfanteision dyluniad olwyn ddŵr gor-ddŵr yw mai dim ond unwaith y defnyddir y dŵr wrth iddo lifo dros yr olwyn.
Dyluniad Olwyn Ddŵr Pitchback
Mae'r Dyluniad Olwyn Ddŵr Pitchback yn amrywiad ar yr olwyn ddŵr gor-saethu flaenorol gan ei bod hefyd yn defnyddio pwysau disgyrchiant y dŵr i helpu i gylchdroi'r olwyn, ond mae hefyd yn defnyddio llif y dŵr gwastraff oddi tani i roi gwthiad ychwanegol. Mae'r math hwn o ddyluniad olwyn ddŵr yn defnyddio system fewnbwydo pen isel sy'n darparu'r dŵr yn agos at ben yr olwyn o dwll uwchben.
Yn wahanol i'r olwyn ddŵr uwchben a oedd yn sianelu'r dŵr yn uniongyrchol dros yr olwyn gan beri iddi gylchdroi i gyfeiriad llif y dŵr, mae'r olwyn ddŵr ôl-big yn bwydo'r dŵr yn fertigol i lawr trwy dwndis ac i'r bwced isod gan beri i'r olwyn gylchdroi i'r cyfeiriad arall i lif y dŵr uwchben.
Yn union fel yr olwyn ddŵr drosodd flaenorol, mae pwysau disgyrchiant y dŵr yn y bwcedi yn achosi i'r olwyn gylchdroi ond i gyfeiriad gwrthglocwedd. Wrth i ongl y cylchdro agosáu at waelod yr olwyn, mae'r dŵr sydd wedi'i ddal y tu mewn i'r bwcedi yn gwagio allan isod. Wrth i'r bwced gwag gael ei gysylltu â'r olwyn, mae'n parhau i gylchdroi gyda'r olwyn fel o'r blaen nes iddo gyrraedd yn ôl i fyny i'r brig eto yn barod i gael ei lenwi â mwy o ddŵr ac mae'r cylch yn ailadrodd.
Y gwahaniaeth y tro hwn yw bod y dŵr gwastraff sy'n cael ei wagio allan o'r bwced cylchdroi yn llifo i ffwrdd i gyfeiriad yr olwyn gylchdroi (gan nad oes ganddi unman arall i fynd), yn debyg i egwyddor yr olwyn ddŵr dan-y-sail. Felly prif fantais yr olwyn ddŵr pitchback yw ei bod yn defnyddio ynni'r dŵr ddwywaith, unwaith o'r uchod ac unwaith o'r isod i gylchdroi'r olwyn o amgylch ei hechel ganolog.
Y canlyniad yw bod effeithlonrwydd dyluniad yr olwyn ddŵr yn cynyddu'n fawr i dros 80% o ynni'r dŵr gan ei fod yn cael ei yrru gan bwysau disgyrchiant y dŵr sy'n dod i mewn a chan rym neu bwysau dŵr sy'n cael ei gyfeirio i'r bwcedi o'r uchod, yn ogystal â llif y dŵr gwastraff isod yn gwthio yn erbyn y bwcedi. Anfantais olwyn ddŵr â phigiad cefn, serch hynny, yw bod angen trefniant cyflenwi dŵr ychydig yn fwy cymhleth yn uniongyrchol uwchben yr olwyn gyda sgyrtiau a thrawstiau.
Dyluniad Olwyn Ddŵr y Frestshot
Mae'r Cynllun Olwyn Ddŵr Breastshot yn gynllun olwyn ddŵr arall sydd wedi'i osod yn fertigol lle mae'r dŵr yn mynd i mewn i'r bwcedi tua hanner ffordd i fyny ar uchder yr echel, neu ychydig uwchben hynny, ac yna'n llifo allan ar y gwaelod i gyfeiriad cylchdroi'r olwynion. Yn gyffredinol, defnyddir yr olwyn ddŵr breastshot mewn sefyllfaoedd lle nad yw pen y dŵr yn ddigonol i bweru dyluniad olwyn ddŵr gor-saeth neu bîl-ôl o'r uchod.
Yr anfantais yma yw mai dim ond am tua chwarter o'r cylchdro y defnyddir pwysau disgyrchiant y dŵr, yn wahanol i'r arfer a oedd am hanner y cylchdro. I oresgyn yr uchder pen isel hwn, mae bwcedi'r olwynion dŵr yn cael eu gwneud yn lletach i dynnu'r swm gofynnol o ynni potensial o'r dŵr.
Mae olwynion dŵr brestshot yn defnyddio tua'r un pwysau disgyrchiant â'r dŵr i gylchdroi'r olwyn ond gan fod uchder pen y dŵr tua hanner uchder olwyn ddŵr gor-shot nodweddiadol, mae'r bwcedi yn llawer lletach na dyluniadau olwynion dŵr blaenorol i gynyddu cyfaint y dŵr sy'n cael ei ddal yn y bwcedi. Anfantais y math hwn o ddyluniad yw cynnydd yn lled a phwysau'r dŵr sy'n cael ei gario gan bob bwced. Fel gyda'r dyluniad pitchback, mae'r olwyn brestshot yn defnyddio ynni'r dŵr ddwywaith gan fod yr olwyn ddŵr wedi'i chynllunio i eistedd yn y dŵr gan ganiatáu i'r dŵr gwastraff helpu i gylchdroi'r olwyn wrth iddi lifo i lawr yr afon.
Cynhyrchu Trydan Gan Ddefnyddio Olwyn Ddŵr
Yn hanesyddol, defnyddiwyd olwynion dŵr ar gyfer malu blawd, grawnfwydydd a thasgau mecanyddol eraill o'r fath. Ond gellir defnyddio olwynion dŵr hefyd ar gyfer cynhyrchu trydan, a elwir yn system Ynni Dŵr. Trwy gysylltu generadur trydanol â siafft gylchdroi'r olwynion dŵr, naill ai'n uniongyrchol neu'n anuniongyrchol gan ddefnyddio gwregysau gyrru a phwlïau, gellir defnyddio olwynion dŵr i gynhyrchu pŵer yn barhaus 24 awr y dydd yn wahanol i ynni'r haul. Os yw'r olwyn ddŵr wedi'i chynllunio'n gywir, gall system drydan dŵr fach neu "ficro" gynhyrchu digon o drydan i bweru goleuadau a/neu offer trydanol mewn cartref cyffredin.
Chwiliwch am Generaduron Olwyn Ddŵr sydd wedi'u cynllunio i gynhyrchu eu hallbwn gorau posibl ar gyflymderau cymharol isel. Ar gyfer prosiectau bach, gellir defnyddio modur DC bach fel generadur cyflymder isel neu alternator modurol ond mae'r rhain wedi'u cynllunio i weithio ar gyflymderau llawer uwch felly efallai y bydd angen rhyw fath o geriad. Mae generadur tyrbin gwynt yn gwneud generadur olwyn ddŵr delfrydol gan ei fod wedi'i gynllunio ar gyfer gweithrediad cyflymder isel, allbwn uchel.
Os oes afon neu nant sy'n llifo'n eithaf cyflym ger eich cartref neu'ch gardd y gallwch ei defnyddio, yna gallai system ynni dŵr ar raddfa fach fod yn ddewis arall gwell na mathau eraill o ffynonellau ynni adnewyddadwy fel "Ynni Gwynt" neu "Ynni Solar" gan fod ganddo lawer llai o effaith weledol. Hefyd, yn union fel ynni gwynt a solar, gyda system gynhyrchu olwyn ddŵr ar raddfa fach sydd wedi'i chysylltu â'r grid ac sy'n gysylltiedig â'r grid cyfleustodau lleol, gellir gwerthu unrhyw drydan rydych chi'n ei gynhyrchu ond nad ydych chi'n ei ddefnyddio yn ôl i'r cwmni trydan.
Yn y tiwtorial nesaf am Ynni Hydro, byddwn yn edrych ar y gwahanol fathau o dyrbinau sydd ar gael y gallem eu cysylltu â'n dyluniad olwyn ddŵr ar gyfer cynhyrchu pŵer hydro. Am ragor o wybodaeth am Ddylunio Olwyn Ddŵr a sut i gynhyrchu eich trydan eich hun gan ddefnyddio pŵer dŵr, neu i gael rhagor o wybodaeth am ynni hydro am y gwahanol ddyluniadau olwyn ddŵr sydd ar gael, neu i archwilio manteision ac anfanteision ynni hydro, yna Cliciwch Yma i archebu eich copi o Amazon heddiw am egwyddorion ac adeiladwaith olwynion dŵr y gellir eu defnyddio ar gyfer cynhyrchu trydan.
Amser postio: Mehefin-25-2021
