Гидроэнергетика үчүн суу дөңгөлөктөрүн долбоорлоо
Гидроэнергия сөлөкөтү Гидроэнергия - бул кыймылдагы суунун кинетикалык энергиясын механикалык же электр энергиясына айландыруучу технология, ал эми кыймылдагы суунун энергиясын колдонууга жарамдуу ишке айландыруу үчүн колдонулган алгачкы түзүлүштөрдүн бири Суу дөңгөлөгүн долбоорлоо болгон.
Суу дөңгөлөктөрүнүн дизайны убакыттын өтүшү менен өнүгүп, кээ бир суу дөңгөлөктөрү тигинен, кээ бирлери горизонталдуу, ал эми кээ бирлери татаал шкивдер жана тиштүү дөңгөлөктөр менен бекитилген, бирок алардын баары бир эле функцияны аткаруу үчүн иштелип чыккан жана бул дагы "кыймылдагы суунун сызыктуу кыймылын айлануучу кыймылга айландырат, ал айлануучу вал аркылуу ага туташкан ар кандай техниканы айландыруу үчүн колдонулушу мүмкүн".
Суу дөңгөлөктөрүнүн типтүү дизайны
Алгачкы суу дөңгөлөктөрүнүн дизайны абдан жөнөкөй жана жөнөкөй машиналар болгон, алардын айланасы бирдей бекитилген жыгач бычактары же чакалары бар тик жыгач дөңгөлөктөн турган, алардын баары горизонталдуу валга таянып, астынан агып жаткан суунун күчү менен дөңгөлөктү бычактарга тангенциалдык багытта түрткөн.
Бул вертикалдуу суу дөңгөлөктөрү байыркы гректер менен египеттиктердин мурунку горизонталдуу суу дөңгөлөктөрүнүн конструкциясынан бир топ жогору болгон, анткени алар кыймылдагы суунун импульсун күчкө айландыруу менен натыйжалуураак иштей алышкан. Андан кийин суу дөңгөлөгүнө шкивдер жана тиштүү дөңгөлөктөр бекитилген, бул тегирмен таштарын иштетүү, жыгачты араалоо, руданы майдалоо, штамптоо жана кесүү ж.б. үчүн айлануучу валын горизонталдуудан вертикалдууга багытын өзгөртүүгө мүмкүндүк берген.
Суу дөңгөлөктөрүнүн дизайнынын түрлөрү
Көпчүлүк суу дөңгөлөктөрү, ошондой эле суу тегирмендери же жөн гана суу дөңгөлөктөрү деп да аталат, горизонталдык октун айланасында айланган вертикалдуу орнотулган дөңгөлөктөр жана бул типтеги суу дөңгөлөктөрү дөңгөлөктүн огуна карата суунун дөңгөлөккө берилиши боюнча классификацияланат. Сиз күткөндөй, суу дөңгөлөктөрү салыштырмалуу чоң машиналар, алар төмөн бурчтук ылдамдыкта айланат жана сүрүлүүдөн улам жоготуулардан жана чакалардын толук толтурулбагандыгынан улам төмөн натыйжалуулукка ээ.
Суунун дөңгөлөктөрдүн чакаларына же калактарына түрткөн таасири окто моментти пайда кылат, бирок сууну дөңгөлөктүн ар кайсы позицияларынан бул калактарга жана чакаларга багыттоо менен айлануу ылдамдыгын жана анын натыйжалуулугун жакшыртууга болот. Суу дөңгөлөктөрүнүн эң кеңири таралган эки түрү - "ылдыйкы суу дөңгөлөгү" жана "овершот суу дөңгөлөгү".
Undershot суу дөңгөлөгүн долбоорлоо
Undershot суу дөңгөлөгүнүн дизайны, ошондой эле "агым дөңгөлөгү" деп да белгилүү, байыркы гректер жана римдиктер тарабынан иштелип чыккан эң көп колдонулган суу дөңгөлөгүнүн түрү болгон, анткени ал курууга эң жөнөкөй, арзан жана оңой дөңгөлөк түрү.
Мындай суу дөңгөлөктүү конструкцияда дөңгөлөк жөн гана тез агып жаткан дарыяга түз коюлуп, үстүнөн колдоого алынат. Төмөндөгү суунун кыймылы дөңгөлөктүн астыңкы бөлүгүндөгү чөгүп бараткан калактарга каршы түртүү аракетин жаратат, бул анын суунун агымынын багытына карата бир гана багытта айлануусуна мүмкүндүк берет.
Суу дөңгөлөктөрүнүн бул түрү, адатта, жердин табигый жантайыңкылыгы жок же суунун агымы жетиштүү тез кыймылдаган тегиз жерлерде колдонулат. Башка суу дөңгөлөктөрүнүн конструкцияларына салыштырмалуу, бул типтеги конструкция өтө натыйжасыз, дөңгөлөктү айландыруу үчүн суунун потенциалдык энергиясынын 20% гана колдонулат. Ошондой эле, суунун энергиясы дөңгөлөктү айландыруу үчүн бир гана жолу колдонулат, андан кийин ал суунун калган бөлүгү менен агып кетет.
Суу астындагы дөңгөлөктүн дагы бир кемчилиги - ал ылдамдыкта көп көлөмдөгү сууну талап кылат. Ошондуктан, суу астындагы дөңгөлөктөр, адатта, дарыялардын жээгинде жайгашкан, анткени кичинекей агымдар же өзөндөрдө кыймылдаган сууда жетиштүү потенциалдык энергия жок.
Суу дөңгөлөгүнүн эффективдүүлүгүн бир аз жогорулатуунун бир жолу - дарыядагы суунун белгилүү бир пайызын кууш канал же канал боюнча буруу, ошондо бурулган суунун 100% дөңгөлөктү айландыруу үчүн колдонулат. Буга жетүү үчүн, суунун капталдарынан чыгып кетишине жол бербөө же калактардын санын же өлчөмүн көбөйтүү менен, суу дөңгөлөгү кууш болуп, каналдын ичине абдан так туура келиши керек.
Overshot суу дөңгөлөгүн долбоорлоо
Overshot суу дөңгөлөгү дизайны - суу дөңгөлөгүнүн эң кеңири таралган түрү. Overshot суу дөңгөлөгү мурунку астыңкы суу дөңгөлөгүнө караганда түзүлүшү жана дизайны боюнча татаалыраак, анткени ал сууну кармоо жана кармоо үчүн чакаларды же кичинекей бөлүктөрдү колдонот.
Бул чакаларга дөңгөлөктүн үстү жагынан агып кирген суу толтурулат. Толгон чакалардын ичиндеги суунун тартылуу күчү дөңгөлөктүн борбордук огунун айланасында айлануусуна алып келет, анткени дөңгөлөктүн экинчи тарабындагы бош чакалардын салмагы жеңилдейт.
Бул типтеги суу дөңгөлөгү сууну чыгарууну жана анын өзүн жакшыртуу үчүн тартылуу күчүн колдонот, ошондуктан ашыкча суу дөңгөлөктөрү астыңкы суу дөңгөлөктөрүнө караганда алда канча натыйжалуу, анткени суунун дээрлик бардык салмагы жана анын салмагы чыгаруу кубаттуулугун өндүрүү үчүн колдонулат. Бирок, мурдагыдай эле, суунун энергиясы дөңгөлөктү айландыруу үчүн бир гана жолу колдонулат, андан кийин ал суунун калган бөлүгү менен агып кетет.
Суу дөңгөлөктөрү дарыянын же агымдын үстүндө илинип турат жана адатта дөңсөөлөрдүн капталдарына курулуп, жогору жактан суу менен камсыз кылат, анын төмөн басымы (жогорку жагындагы суу менен төмөнкү дарыянын же агымдын ортосундагы вертикалдык аралык) 5 метрден 20 метрге чейин. Кичинекей дамба же плотина курулуп, суунун дөңгөлөктүн чокусуна чейин агып өтүүсүн жана ылдамдыгын жогорулатуу үчүн колдонулушу мүмкүн, бул ага көбүрөөк энергия берет, бирок дөңгөлөктүн айланышына анын ылдамдыгы эмес, көлөмү жардам берет.
Адатта, овершот суу дөңгөлөктөрү дөңгөлөктү айландыруу үчүн суунун тартылуу салмагына мүмкүн болушунча максималдуу баш аралыгын берүү үчүн мүмкүн болушунча чоң курулат. Бирок, чоң диаметрдеги суу дөңгөлөктөрүн куруу дөңгөлөктүн жана суунун салмагынан улам татаалыраак жана кымбатыраак.
Ар бир чака сууга толгондо, суунун тартылуу күчү дөңгөлөктүн суунун агымы багытында айланышына алып келет. Айлануу бурчу дөңгөлөктүн түбүнө жакындаган сайын, чаканын ичиндеги суу астындагы дарыяга же агын сууга куюлат, бирок анын артында айланган чакалардын салмагы дөңгөлөктүн айлануу ылдамдыгын улантууга алып келет. Бош чака айлануучу дөңгөлөктүн айланасында жүрүп, кайрадан жогору көтөрүлүп, көбүрөөк суу менен толтурулганга чейин жана цикл кайталанганга чейин уланат. Овершот суу дөңгөлөктүү конструкциянын кемчиликтеринин бири - суу дөңгөлөктүн үстүнөн агып өткөндө бир гана жолу колдонулат.
Питчбэк суу дөңгөлөгүн долбоорлоо
Pitchback суу дөңгөлөгүнүн дизайны мурунку овершот суу дөңгөлөгүнүн бир варианты болуп саналат, анткени ал дөңгөлөктү айландыруу үчүн суунун тартылуу салмагын да колдонот, бирок кошумча түртүү үчүн анын астындагы агын суулардын агымын да колдонот. Суу дөңгөлөгүнүн бул тибиндеги дизайны дөңгөлөктүн үстүнкү бөлүгүнө жакын жердеги сууну жогорудагы түтүктөн камсыз кылган төмөн басымдуу киргизүү системасын колдонот.
Суу агымын түз дөңгөлөктүн үстүнөн багыттап, аны суунун агымы багытында айландырган овершот суу дөңгөлөгүнөн айырмаланып, питчбек суу дөңгөлөгү сууну воронка аркылуу вертикалдуу түрдө ылдый карай жана астындагы чаканын ичине куюп, дөңгөлөктүн жогорудагы суунун агымына карама-каршы багытта айланышына шарт түзөт.
Мурунку ашыкча суу дөңгөлөгү сыяктуу эле, чакадагы суунун тартылуу күчү дөңгөлөктүн айланышына алып келет, бирок саат жебесине каршы багытта. Айлануу бурчу дөңгөлөктүн түбүнө жакындаганда, чакалардын ичинде камалып калган суу астына агып түшөт. Бош чака дөңгөлөккө бекитилгенде, ал кайрадан жогору көтөрүлүп, көбүрөөк суу менен толтурулганга чейин жана цикл кайталанганга чейин дөңгөлөк менен мурдагыдай айлана берет.
Бул жолку айырмачылык, айлануучу чакадан агызылган саркынды суу айлануучу дөңгөлөктүн багыты боюнча агып кетет (анткени анын башка бара турган жери жок), бул суу дөңгөлөгүнүн негизги принцибине окшош. Ошентип, питчбек суу дөңгөлөгүнүн негизги артыкчылыгы - ал суунун энергиясын эки жолу колдонот, бир жолу жогору жактан, бир жолу төмөн жактан дөңгөлөктү борбордук огунун айланасында айландырат.
Натыйжада, суу дөңгөлөктүү конструкциянын натыйжалуулугу суунун энергиясынын 80% дан ашыгын түзөт, анткени ал кирүүчү суунун гравитациялык салмагы жана жогорудан чакаларга багытталган суунун күчү же басымы, ошондой эле астындагы агын суулардын чакаларга каршы түрткөн агымы менен шартталат. Бирок, питчбек суу дөңгөлөктүү конструкциянын кемчилиги - ал дөңгөлөктүн үстүндөгү науалары жана түтүктөрү бар бир аз татаалыраак суу менен камсыздоо схемасын талап кылат.
Breastshot суу дөңгөлөгүнүн дизайны
"Breastshot Water Wheel Design" – бул вертикалдуу орнотулган дагы бир суу дөңгөлөктүү конструкция, анда суу чакага октун бийиктигинин жарымында же андан бир аз жогору жагында кирип, андан кийин дөңгөлөктөрдүн айлануу багытында түбүнөн агып чыгат. Адатта, "Breastshot Water Wheel" суунун башы овершот же питчбек суу дөңгөлөктүү конструкцияны жогору жактан иштетүү үчүн жетишсиз болгон учурларда колдонулат.
Бул жердеги кемчилик, суунун гравитациялык салмагы мурдагыдай айлануунун жарымына эмес, айлануунун төрттөн бир бөлүгүнө гана колдонулат. Бул төмөн баш бийиктигин жеңүү үчүн, суу дөңгөлөктөрүнүн чакалары суудан керектүү өлчөмдөгү потенциалдык энергияны алуу үчүн кененирээк жасалат.
Бресттик суу дөңгөлөктөрү дөңгөлөктү айландыруу үчүн суунун тартылуу салмагын колдонот, бирок суунун башынын бийиктиги кадимки овершот суу дөңгөлөгүнүкүнөн эки эсе жогору болгондуктан, чакаларда кармалган суунун көлөмүн көбөйтүү үчүн чакалары мурунку суу дөңгөлөктөрүнүн конструкцияларына караганда алда канча кенен. Бул типтеги конструкциянын кемчилиги - ар бир чака көтөрүп жүргөн суунун туурасынын жана салмагынын көбөйүшү. Питчбек конструкциясындагыдай эле, бресттик дөңгөлөк суунун энергиясын эки эсе колдонот, анткени суу дөңгөлөгү сууда отуруп, агын суу агым боюнча агып жатканда дөңгөлөктүн айланышына жардам берет.
Суу дөңгөлөгүн колдонуп электр энергиясын өндүрүү
Тарыхый жактан суу дөңгөлөктөрү ун, дан эгиндерин жана башка ушул сыяктуу механикалык жумуштарды майдалоо үчүн колдонулган. Бирок суу дөңгөлөктөрүн электр энергиясын өндүрүү үчүн да колдонсо болот, ал Гидроэнергетика системасы деп аталат. Электр генераторун суу дөңгөлөктөрүнүн айлануучу валына түз же кыйыр түрдө жетектөөчү курларды жана шкивдерди колдонуп туташтыруу менен, суу дөңгөлөктөрүн күн энергиясынан айырмаланып, суткасына 24 саат бою үзгүлтүксүз электр энергиясын өндүрүү үчүн колдонсо болот. Эгерде суу дөңгөлөгү туура долбоорлонгон болсо, кичинекей же "микро" гидроэлектр системасы орточо үйдөгү жарыктандыруу жана/же электр шаймандарын кубаттоо үчүн жетиштүү электр энергиясын өндүрө алат.
Салыштырмалуу төмөн ылдамдыкта оптималдуу кубаттуулукту өндүрүү үчүн иштелип чыккан суу дөңгөлөктүү генераторлорду издеңиз. Чакан долбоорлор үчүн кичинекей туруктуу токтун моторун төмөнкү ылдамдыктагы генератор же автомобиль генератору катары колдонсо болот, бирок алар алда канча жогорку ылдамдыкта иштөө үчүн иштелип чыккан, андыктан кандайдыр бир тиштүү механизм талап кылынышы мүмкүн. Шамал турбинасы генератору төмөнкү ылдамдыкта, жогорку кубаттуулукта иштөө үчүн иштелип чыккандыктан, идеалдуу суу дөңгөлөктүү генератор болуп саналат.
Эгерде үйүңүздүн же бакчаңыздын жанында колдоно турган тез агып турган дарыя же булак болсо, анда чакан гидроэнергетика системасы "Шамал энергиясы" же "Күн энергиясы" сыяктуу кайра жаралуучу энергия булактарынын башка түрлөрүнө жакшыраак альтернатива болушу мүмкүн, анткени ал визуалдык таасирди бир топ азыраак кылат. Ошондой эле, шамал жана күн энергиясы сыяктуу эле, жергиликтүү коммуналдык тармакка туташтырылган чакан суу дөңгөлөгү менен иштелип чыккан генератордук система менен сиз өндүргөн, бирок колдонбогон ар кандай электр энергиясын электр компаниясына кайра сатууга болот.
Гидроэнергия боюнча кийинки окуу куралында биз гидроэнергия өндүрүү үчүн суу дөңгөлөктөрүнүн дизайнына тиркей турган ар кандай турбиналарды карап чыгабыз. Суу дөңгөлөктөрүнүн дизайны жана суунун күчүн колдонуп өз электр энергияңызды кантип өндүрүү керектиги жөнүндө көбүрөөк маалымат алуу же ар кандай суу дөңгөлөктөрүнүн дизайны жөнүндө гидроэнергия жөнүндө көбүрөөк маалымат алуу же гидроэнергиянын артыкчылыктары менен кемчиликтерин изилдөө үчүн, анда бүгүн Amazonдон электр энергиясын өндүрүү үчүн колдонула турган суу дөңгөлөктөрүнүн принциптери жана түзүлүшү жөнүндөгү көчүрмөсүн заказ кылуу үчүн бул жерди басыңыз.
Жарыяланган убактысы: 2021-жылдын 25-июну
