ჰიდროელექტროსადგურის პროექტის წყლის ბორბლის დიზაინი

ჰიდროენერგიის წყლის ბორბლის დიზაინი
ჰიდროენერგია არის ტექნოლოგია, რომელიც წყლის მოძრავი კინეტიკურ ენერგიას მექანიკურ ან ელექტრო ენერგიად გარდაქმნის და ერთ-ერთი პირველი მოწყობილობა, რომელიც წყლის მოძრავი ენერგიის გამოსაყენებელ სამუშაოდ გარდასაქმნელად გამოიყენებოდა, იყო წყლის ბორბლის დიზაინი.
წყლის ბორბლის დიზაინი დროთა განმავლობაში განვითარდა, ზოგიერთი წყლის ბორბალი ვერტიკალურად იყო ორიენტირებული, ზოგი ჰორიზონტალურად, ზოგი კი რთული ბორბლებითა და მექანიზმებით, მაგრამ ყველა მათგანი ერთი და იგივე ფუნქციის შესასრულებლადაა შექმნილი და ეს გულისხმობს „მოძრავი წყლის წრფივი მოძრაობის ბრუნვით მოძრაობად გარდაქმნას, რომლის გამოყენებაც შესაძლებელია მბრუნავი ლილვის საშუალებით მასთან დაკავშირებული ნებისმიერი მექანიზმის ამოძრავებისთვის“.

წყლის ბორბლის ტიპიური დიზაინი
წყლის ბორბლების ადრეული დიზაინი საკმაოდ პრიმიტიული და მარტივი მანქანები იყო, რომლებიც შედგებოდა ვერტიკალური ხის ბორბლისგან, რომლის გარშემოწერილობაც თანაბრად იყო დამაგრებული ხის პირებით ან ვედროებით, რომლებიც ჰორიზონტალურ ლილვზე იყო დაყრდნობილი, ხოლო მის ქვეშ მომდინარე წყლის ძალა ბორბალს პირების საწინააღმდეგო მიმართულებით უბიძგებდა.
ეს ვერტიკალური წყლის ბორბლები გაცილებით აღემატებოდა ძველი ბერძნებისა და ეგვიპტელების მიერ შექმნილ ჰორიზონტალურ წყლის ბორბლების დიზაინს, რადგან მათ შეეძლოთ უფრო ეფექტურად ემუშავათ და მოძრავი წყლის იმპულსი ენერგიად გარდაექმნათ. შემდეგ წყლის ბორბალზე მიმაგრებული იყო ბორბლები და მექანიზმები, რაც საშუალებას იძლეოდა მბრუნავი ლილვის მიმართულების შეცვლას ჰორიზონტალურიდან ვერტიკალურზე, რათა ემუშავათ წისქვილის ქვებზე, ეხერხა ხე, დაეფქვათ მადანი, დაემუშავებინათ და ჭრილიყო და ა.შ.

წყლის ბორბლის დიზაინის ტიპები
წყლის ბორბლების უმეტესობა, ასევე ცნობილი როგორც წყლის წისქვილები ან უბრალოდ წყლის ბორბლები, ვერტიკალურად დამონტაჟებული ბორბლებია, რომლებიც ჰორიზონტალური ღერძის გარშემო ბრუნავენ და ამ ტიპის წყლის ბორბლები კლასიფიცირდება ბორბალზე წყლის მიწოდების მეთოდით, ბორბლის ღერძთან მიმართებაში. როგორც შეიძლება ველოდოთ, წყლის ბორბლები შედარებით დიდი მანქანებია, რომლებიც დაბალი კუთხური სიჩქარით ბრუნავენ და აქვთ დაბალი ეფექტურობა ხახუნის დანაკარგების და ვედროების არასრული შევსების გამო და ა.შ.
წყლის ბორბლების, ვედროების ან ნიჩბების მიმართ ზეწოლის შედეგად ღერძზე ბრუნვის მომენტი წარმოიქმნება, თუმცა ბორბლის სხვადასხვა პოზიციიდან ამ ნიჩბებსა და ვედროებზე წყლის მიმართვით შესაძლებელია ბრუნვის სიჩქარისა და ეფექტურობის გაუმჯობესება. წყლის ბორბლის დიზაინის ორი ყველაზე გავრცელებული ტიპია „ქვედა დარტყმის ქვეშ მყოფი წყლის ბორბალი“ და „ზედა დარტყმის ქვეშ მყოფი წყლის ბორბალი“.

წყლის ბორბლის დიზაინი ქვედა დარტყმის ქვეშ
Undershot წყლის ბორბლის დიზაინი, ასევე ცნობილი როგორც „ნაკადის ბორბალი“, ძველი ბერძნებისა და რომაელების მიერ შექმნილი წყლის ბორბლის ყველაზე ხშირად გამოყენებული ტიპი იყო, რადგან ის ბორბლის ყველაზე მარტივი, იაფი და მარტივი ტიპისაა ასაგებად.
ამ ტიპის წყლის ბორბლის დიზაინში ბორბალი უბრალოდ თავსდება პირდაპირ სწრაფად მიმავალ მდინარეში და ზემოდან ეყრდნობა. ქვემოთ წყლის მოძრაობა ქმნის ბიძგს ბორბლის ქვედა ნაწილში არსებულ ჩაძირულ ნიჩბებზე, რაც საშუალებას აძლევს მას ბრუნოს მხოლოდ ერთი მიმართულებით წყლის ნაკადის მიმართულების მიმართ.
წყლის ბორბლის ამ ტიპის დიზაინი, როგორც წესი, გამოიყენება ბრტყელ ადგილებში, სადაც არ არის მიწის ბუნებრივი დახრილობა ან სადაც წყლის დინება საკმარისად სწრაფია. წყლის ბორბლის სხვა დიზაინებთან შედარებით, ამ ტიპის დიზაინი ძალიან არაეფექტურია, რადგან წყლის პოტენციური ენერგიის მხოლოდ 20% გამოიყენება ბორბლის რეალურად ბრუნვისთვის. ასევე, წყლის ენერგია გამოიყენება მხოლოდ ერთხელ ბორბლის ბრუნვისთვის, რის შემდეგაც ის დანარჩენ წყალთან ერთად მიედინება.
წყლის ბორბლის კიდევ ერთი ნაკლი ის არის, რომ ის მოითხოვს დიდი რაოდენობით წყლის მოძრაობას სიჩქარით. ამიტომ, წყლის ბორბლები, როგორც წესი, მდინარეების ნაპირებზეა განთავსებული, რადგან პატარა ნაკადულებს ან ნაკადულებს არ აქვთ საკმარისი პოტენციური ენერგია მოძრავ წყალში.
წყლის ბორბლის ეფექტურობის ოდნავ გაუმჯობესების ერთ-ერთი გზაა მდინარეში წყლის გარკვეული პროცენტის გადამისამართება ვიწრო არხის ან სადინრის გასწვრივ ისე, რომ გადამისამართებული წყლის 100% ბორბლის ბრუნვას მოხმარდეს. ამის მისაღწევად, წყლის ბორბალი ვიწრო უნდა იყოს და არხში ძალიან ზუსტად მორგებული იყოს, რათა თავიდან აიცილოს წყლის გვერდებიდან გაჟონვა, ან ნიჩბების რაოდენობის ან ზომის გაზრდით.

გადაჭარბებული წყლის ბორბლის დიზაინი
წყლის ბორბლის ყველაზე გავრცელებული ტიპია გადახრილი წყლის ბორბალი. გადახრილი წყლის ბორბალი თავისი კონსტრუქციითა და დიზაინით უფრო რთულია, ვიდრე წინა გადახრილი წყლის ბორბალი, რადგან ის იყენებს ვედროებს ან პატარა განყოფილებებს წყლის დასაჭერად და შესანარჩუნებლად.
ეს ვედროები ბორბლის ზედა ნაწილში ჩამავალი წყლით ივსება. სავსე ვედროებში წყლის გრავიტაციული წონა იწვევს ბორბლის ცენტრალური ღერძის გარშემო ბრუნვას, რადგან ბორბლის მეორე მხარეს არსებული ცარიელი ვედროები მსუბუქდება.
ამ ტიპის წყლის ბორბალი იყენებს გრავიტაციას გამომავალი ნაკადის გასაუმჯობესებლად, ისევე როგორც თავად წყლის, ამიტომ ზემოდან დახრილი წყლის ბორბლები გაცილებით ეფექტურია, ვიდრე ქვემოდან დახრილი კონსტრუქციები, რადგან წყლის თითქმის მთელი მოცულობა და მისი წონა გამოიყენება გამომავალი სიმძლავრის წარმოსაქმნელად. თუმცა, როგორც ადრე, წყლის ენერგია მხოლოდ ერთხელ გამოიყენება ბორბლის ბრუნვისთვის, რის შემდეგაც ის დანარჩენ წყალთან ერთად მიედინება.
წყლის ბორბლები, რომლებიც მდინარის ან ნაკადულის ზემოთაა ჩამოკიდებული და, როგორც წესი, გორაკების კალთებზეა აგებული, რათა ზემოდან წყლის მიწოდება უზრუნველყონ დაბალი წნევის (ზედა ნაწილში მდებარე წყალსა და ქვემოთ მდებარე მდინარეს ან ნაკადულს შორის ვერტიკალური მანძილი) 5-დან 20 მეტრამდე სიმაღლით. შესაძლებელია პატარა კაშხლის ან ჯებირის აშენება და გამოყენება წყლის როგორც ბორბლის მწვერვალზე გადასატანად, ასევე სიჩქარის გასაზრდელად, რაც მას მეტ ენერგიას მისცემს, თუმცა ბორბლის ბრუნვას წყლის მოცულობა უწყობს ხელს და არა მისი სიჩქარე.

როგორც წესი, გადახრილი წყლის ბორბლები აგებულია რაც შეიძლება დიდი ზომის, რათა წყლის გრავიტაციული წონისთვის ბორბლის ბრუნვის მაქსიმალური მაქსიმალური სიმაღლე იყოს უზრუნველყოფილი. თუმცა, დიდი დიამეტრის წყლის ბორბლების აწყობა უფრო რთული და ძვირია ბორბლისა და წყლის წონის გამო.
როდესაც ცალკეული ვედროები წყლით ივსება, წყლის გრავიტაციული წონა იწვევს ბორბლის ბრუნვას წყლის ნაკადის მიმართულებით. როდესაც ბრუნვის კუთხე ბორბლის ძირთან უახლოვდება, ვედროში არსებული წყალი მდინარეში ან ნაკადულში იცლება, მაგრამ მის უკან მბრუნავი ვედროების წონა იწვევს ბორბლის ბრუნვის სიჩქარით გაგრძელებას. ცარიელი ვედრო მბრუნავი ბორბლის გარშემო მოძრაობს მანამ, სანამ ისევ ზედა ნაწილში არ ამოვა, რათა მეტი წყლით შეივსოს და ციკლი განმეორდეს. გადაფრენილი წყლის ბორბლის დიზაინის ერთ-ერთი ნაკლი ის არის, რომ წყალი მხოლოდ ერთხელ გამოიყენება, როდესაც ის ბორბალზე მიედინება.

Pitchback-ის წყლის ბორბლის დიზაინი
Pitchback-ის წყლის ბორბლის დიზაინი წინა გადახრილი წყლის ბორბლის ვარიაციაა, რადგან ის ასევე იყენებს წყლის გრავიტაციულ წონას ბორბლის ბრუნვის დასახმარებლად, მაგრამ ასევე იყენებს მის ქვეშ არსებული ჩამდინარე წყლების ნაკადს დამატებითი ბიძგის მისაცემად. წყლის ბორბლის ამ ტიპის დიზაინი იყენებს დაბალი წნევის მიწოდების სისტემას, რომელიც წყალს ბორბლის ზედა ნაწილთან ახლოს, ზემოთ არსებული ღარიდან აწვდის.
გადახრილი წყლის ბორბლისგან განსხვავებით, რომელიც წყალს პირდაპირ ბორბალზე ატარებდა, რაც მის წყლის დინების მიმართულებით ბრუნვას იწვევდა, უკუღმა მიმართული წყლის ბორბალი წყალს ვერტიკალურად ქვემოთ ძაბრის მეშვეობით ქვევით მდებარე ვედროში აწვდის, რაც ბორბალს ზემოთ წყლის დინების საპირისპირო მიმართულებით ბრუნავს.
ისევე, როგორც წინა გადახრილი წყლის ბორბლის შემთხვევაში, ვედროებში წყლის გრავიტაციული წონა იწვევს ბორბლის ბრუნვას, მაგრამ საათის ისრის საწინააღმდეგო მიმართულებით. როდესაც ბრუნვის კუთხე ბორბლის ძირს უახლოვდება, ვედროებში ჩარჩენილი წყალი ქვემოთ იცლება. როდესაც ცარიელი ვედრო ბორბალზეა მიმაგრებული, ის ბორბალთან ერთად აგრძელებს ბრუნვას მანამ, სანამ ისევ ზედა ნაწილში არ ამოვა და მეტი წყლით შესავსებად არ იქნება მზად და ციკლი მეორდება.
ამჯერად განსხვავება ისაა, რომ მბრუნავი ვედროდან გამოდევნილი ჩამდინარე წყალი მბრუნავი ბორბლის მიმართულებით მიედინება (რადგან მას სხვაგან წასასვლელი არსად აქვს), ისევე როგორც ქვედა მიმართულებით მოძრავი წყლის ბორბლის პრინციპი. ამრიგად, უკან მიმართული წყლის ბორბლის მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ ის წყლის ენერგიას ორჯერ იყენებს, ერთხელ ზემოდან და ერთხელ ქვემოდან, ბორბლის ცენტრალური ღერძის გარშემო დასატრიალებლად.
შედეგად, წყლის ბორბლის დიზაინის ეფექტურობა მნიშვნელოვნად იზრდება წყლის ენერგიის 80%-ზე მეტამდე, რადგან ის განპირობებულია როგორც შემომავალი წყლის გრავიტაციული წონით, ასევე ზემოდან ვედროებში მიმართული წყლის ძალით ან წნევით, ასევე ქვემოდან ჩამდინარე წყლების ნაკადით, რომელიც ვედროებს უბიძგებს. თუმცა, Pitchback წყლის ბორბლის ნაკლი ის არის, რომ მას სჭირდება ოდნავ უფრო რთული წყალმომარაგების სისტემა უშუალოდ ბორბლის ზემოთ, ღარებითა და შესასვლელი ღარებით.

Breastshot-ის წყლის ბორბლის დიზაინი
მკერდიანი წყლის ბორბლის დიზაინი კიდევ ერთი ვერტიკალურად დამონტაჟებული წყლის ბორბლის დიზაინია, სადაც წყალი ვედროებში შედის დაახლოებით ღერძის სიმაღლის ნახევარზე, ან მის ზემოთ, შემდეგ კი ძირიდან ბორბლების ბრუნვის მიმართულებით გადმოედინება. როგორც წესი, მკერდიანი წყლის ბორბალი გამოიყენება იმ სიტუაციებში, როდესაც წყლის წნევა არასაკმარისია ზემოდან გადახრილი ან უკუღმა დახრილი წყლის ბორბლის დიზაინის კვებისთვის.
ნაკლი აქ ის არის, რომ წყლის გრავიტაციული წონა ბრუნვის მხოლოდ დაახლოებით ერთი მეოთხედის განმავლობაში გამოიყენება, წინა პერიოდისგან განსხვავებით, როდესაც ბრუნვის ნახევარი გამოიყენებოდა. ამ დაბალი თავის სიმაღლის დასაძლევად, წყლის ბორბლების ვედროები უფრო ფართოვდება, რათა წყლიდან საჭირო რაოდენობის პოტენციური ენერგია იქნას ამოღებული.
მკერდიანი წყლის ბორბლები ბორბლის ბრუნვისთვის დაახლოებით იგივე გრავიტაციულ წონას იყენებენ, მაგრამ რადგან წყლის თავის სიმაღლე ტიპიური გადახრილი წყლის ბორბლის სიმაღლის დაახლოებით ნახევარია, ვედროები გაცილებით ფართოა, ვიდრე წინა დიზაინის წყლის ბორბლები, რათა გაიზარდოს ვედროებში შეგროვებული წყლის მოცულობა. ამ ტიპის დიზაინის ნაკლი არის თითოეული ვედროს მიერ გადატანილი წყლის სიგანისა და წონის ზრდა. Pitchback დიზაინის მსგავსად, მკერდიანი ბორბალი წყლის ენერგიას ორჯერ იყენებს, რადგან წყლის ბორბალი წყალში ჯდომისთვისაა განკუთვნილი, რაც საშუალებას აძლევს ჩამდინარე წყალს ხელი შეუწყოს ბორბლის ბრუნვას დინების მიმართულებით.

ელექტროენერგიის გენერირება წყლის ბორბლის გამოყენებით
ისტორიულად, წყლის ბორბლები გამოიყენებოდა ფქვილის, მარცვლეულის დასაფქვავად და სხვა მსგავსი მექანიკური სამუშაოებისთვის. თუმცა, წყლის ბორბლების გამოყენება ასევე შესაძლებელია ელექტროენერგიის გენერირებისთვის, რასაც ჰიდროელექტრო სისტემა ეწოდება. ელექტროგენერატორის წყლის ბორბლის მბრუნავ ლილვთან მიერთებით, პირდაპირ ან ირიბად, წამყვანი ღვედებისა და ბორბლების გამოყენებით, წყლის ბორბლების გამოყენება შესაძლებელია ენერგიის უწყვეტად გენერირებისთვის, მზის ენერგიისგან განსხვავებით, 24 საათის განმავლობაში. თუ წყლის ბორბალი სწორად არის დაპროექტებული, მცირე ან „მიკრო“ ჰიდროელექტრო სისტემას შეუძლია საკმარისი ელექტროენერგიის გამომუშავება საშუალო სახლის განათების და/ან ელექტრომოწყობილობების მოსახმარად.
მოძებნეთ წყლის ბორბლის გენერატორები, რომლებიც შექმნილია შედარებით დაბალი სიჩქარით ოპტიმალური სიმძლავრის გამოსამუშავებლად. მცირე პროექტებისთვის, მცირე DC ძრავის გამოყენება შესაძლებელია როგორც დაბალი სიჩქარის გენერატორი ან საავტომობილო გენერატორი, მაგრამ ისინი შექმნილია გაცილებით მაღალი სიჩქარით სამუშაოდ, ამიტომ შეიძლება საჭირო გახდეს გადაცემათა კოლოფის გარკვეული ფორმა. ქარის ტურბინის გენერატორი იდეალური წყლის ბორბლის გენერატორია, რადგან ის შექმნილია დაბალი სიჩქარით, მაღალი სიმძლავრით მუშაობისთვის.
თუ თქვენს სახლთან ან ბაღთან ახლოს საკმაოდ სწრაფი დინების მდინარე ან ნაკადულია, რომლის გამოყენებაც შეგიძლიათ, მაშინ მცირე მასშტაბის ჰიდროელექტროსადგური შეიძლება უკეთესი ალტერნატივა იყოს განახლებადი ენერგიის სხვა ფორმებთან შედარებით, როგორიცაა „ქარის ენერგია“ ან „მზის ენერგია“, რადგან მას გაცილებით ნაკლები ვიზუალური ეფექტი აქვს. ასევე, ისევე როგორც ქარისა და მზის ენერგია, ქსელთან დაკავშირებული მცირე მასშტაბის წყლის ბორბლის ტიპის გენერატორის სისტემით, რომელიც დაკავშირებულია ადგილობრივ კომუნალურ ქსელთან, თქვენს მიერ გამომუშავებული, მაგრამ გამოუყენებელი ნებისმიერი ელექტროენერგია შეიძლება უკან გაიყიდოს ელექტროენერგიის კომპანიაში.
ჰიდროენერგიის შესახებ შემდეგ სახელმძღვანელოში განვიხილავთ სხვადასხვა ტიპის ტურბინებს, რომლებიც შეგვიძლია მივამაგროთ ჩვენს წყლის ბორბლის დიზაინზე ჰიდროენერგიის გენერაციისთვის. წყლის ბორბლის დიზაინისა და წყლის ენერგიის გამოყენებით საკუთარი ელექტროენერგიის გენერირების შესახებ დამატებითი ინფორმაციის მისაღებად, ან ჰიდროენერგიის შესახებ დამატებითი ინფორმაციის მისაღებად წყლის ბორბლის სხვადასხვა დიზაინის შესახებ, ან ჰიდროენერგიის უპირატესობებისა და ნაკლოვანებების შესასწავლად, დააჭირეთ აქ, რათა დღესვე შეუკვეთოთ თქვენი ასლი Amazon-დან ელექტროენერგიის გენერირებისთვის გამოყენებული წყლის ბორბლების პრინციპებისა და კონსტრუქციის შესახებ.