Projektimi i rrotës së ujit për energjinë hidroelektrike
ikona e energjisë hidroEnergjia hidro është një teknologji që shndërron energjinë kinetike të ujit në lëvizje në energji mekanike ose elektrike, dhe një nga pajisjet më të hershme të përdorura për të shndërruar energjinë e ujit në lëvizje në punë të përdorshme ishte Dizajni i Rrotës së Ujit.
Dizajni i rrotave të ujit ka evoluar me kalimin e kohës, me disa rrota uji të orientuara vertikalisht, disa horizontalisht dhe disa me rrotulla dhe ingranazhe të përpunuara të bashkangjitura, por të gjitha janë projektuar për të bërë të njëjtin funksion dhe kjo është gjithashtu, "të shndërrojnë lëvizjen lineare të ujit në lëvizje në një lëvizje rrotulluese e cila mund të përdoret për të vënë në lëvizje çdo pjesë të makinerisë të lidhur me të nëpërmjet një boshti rrotullues".
Dizajn tipik i rrotës së ujit
Dizajni i hershëm i rrotave të ujit ishte një makinë mjaft primitive dhe e thjeshtë që përbëhej nga një rrotë vertikale prej druri me tehe ose kova prej druri të fiksuara në mënyrë të barabartë rreth perimetrit të tyre, të gjitha të mbështetura në një bosht horizontal me forcën e ujit që rrjedh poshtë tij duke e shtyrë rrotën në një drejtim tangjencial kundër teheve.
Këto rrota uji vertikale ishin shumë më superiore se projektet e mëparshme të rrotës horizontale të ujit nga grekët dhe egjiptianët e lashtë, sepse ato mund të funksiononin në mënyrë më efikase duke e përkthyer vrullin e ujit në lëvizje në fuqi. Më pas, rrotës së ujit i bashkëngjiteshin rrotulla dhe ingranazhe, të cilat lejonin një ndryshim në drejtimin e një boshti rrotullues nga horizontali në atë vertikal me qëllim që të viheshin në punë gurët e mullirit, të sharrohej druri, të shtypej xeherori, të shtypej dhe të pritej etj.
Llojet e Dizajnit të Rrotave të Ujit
Shumica e rrotave të ujit, të njohura edhe si mullinj uji ose thjesht rrota uji, janë rrota të montuara vertikalisht që rrotullohen rreth një boshti horizontal, dhe këto lloje rrotash uji klasifikohen sipas mënyrës se si uji aplikohet në rrotë, në krahasim me boshtin e rrotës. Siç mund ta prisni, rrotat e ujit janë makina relativisht të mëdha që rrotullohen me shpejtësi të ulët këndore dhe kanë një efikasitet të ulët, për shkak të humbjeve nga fërkimi dhe mbushjes jo të plotë të kovave, etj.
Veprimi i ujit që shtyn kundër kovave ose lopatave të rrotave zhvillon çift rrotullues në bosht, por duke e drejtuar ujin drejt këtyre lopatave dhe kovave nga pozicione të ndryshme në rrotë, shpejtësia e rrotullimit dhe efikasiteti i tij mund të përmirësohen. Dy llojet më të zakonshme të dizajnit të rrotës së ujit janë "rrota e ujit nën nivelin e duhur" dhe "rrota e ujit mbi nivelin e duhur".
Dizajni i rrotës së ujit nën ulje
Dizajni i rrotës së ujit Undershot, i njohur edhe si "rrotë përroi", ishte lloji më i përdorur i rrotës së ujit i projektuar nga grekët dhe romakët e lashtë, pasi është lloji më i thjeshtë, më i lirë dhe më i lehtë i rrotës për t'u ndërtuar.
Në këtë lloj dizajni të rrotës së ujit, rrota vendoset thjesht direkt në një lumë që rrjedh me shpejtësi dhe mbështetet nga lart. Lëvizja e ujit poshtë krijon një veprim shtytës kundër lopatave të zhytura në pjesën e poshtme të rrotës, duke e lejuar atë të rrotullohet vetëm në një drejtim në lidhje me drejtimin e rrjedhës së ujit.
Ky lloj dizajni i rrotës së ujit përdoret përgjithësisht në zona të sheshta pa pjerrësi natyrore të tokës ose ku rrjedha e ujit është mjaftueshëm e shpejtë. Krahasuar me dizajnet e tjera të rrotës së ujit, ky lloj dizajni është shumë joefikas, me vetëm 20% të energjisë potenciale të ujit që përdoret për të rrotulluar rrotën. Gjithashtu, energjia e ujit përdoret vetëm një herë për të rrotulluar rrotën, pas së cilës ajo rrjedh larg me pjesën tjetër të ujit.
Një tjetër disavantazh i rrotës së ujit me rrjedhje të ulët është se kërkon sasi të mëdha uji që lëviz me shpejtësi. Prandaj, rrotat e ujit me rrjedhje të ulët zakonisht vendosen në brigjet e lumenjve, pasi përrenjtë ose përrenjtë më të vegjël nuk kanë energji të mjaftueshme potenciale në ujin në lëvizje.
Një mënyrë për të përmirësuar paksa efikasitetin e një rrote uji me rrjedhje të ulët është devijimi i një përqindjeje të ujit në lumë përgjatë një kanali ose kanali të ngushtë në mënyrë që 100% e ujit të devijuar të përdoret për të rrotulluar rrotën. Për ta arritur këtë, rrota me rrjedhje të ulët duhet të jetë e ngushtë dhe të përshtatet me shumë saktësi brenda kanalit për të parandaluar që uji të dalë nga anët ose duke rritur numrin ose madhësinë e lopatave.
Dizajni i Rrotës së Ujit të Mbivendosur
Dizajni i rrotës së ujit me ulje të lartë është lloji më i zakonshëm i dizajnit të rrotës së ujit. Rrota e ujit me ulje të lartë është më e ndërlikuar në ndërtimin dhe dizajnin e saj sesa rrota e ujit me ulje të lartë e mëparshme, pasi përdor kova ose ndarje të vogla si për të kapur ashtu edhe për të mbajtur ujin.
Këto kova mbushen me ujë që rrjedh në majë të rrotës. Pesha gravitacionale e ujit në kovat e mbushura bën që rrota të rrotullohet rreth boshtit të saj qendror, ndërsa kovat bosh në anën tjetër të rrotës bëhen më të lehta.
Ky lloj rrote uji përdor gravitetin për të përmirësuar prodhimin, si dhe vetë ujin, kështu që rrotat e ujit me ulje të lartë janë shumë më efikase sesa modelet me ulje të ulët, pasi pothuajse i gjithë uji dhe pesha e tij përdoren për të prodhuar fuqi dalëse. Megjithatë, si më parë, energjia e ujit përdoret vetëm një herë për të rrotulluar rrotën, pas së cilës ajo rrjedh larg me pjesën tjetër të ujit.
Rrotat e ujit mbi ujë varen mbi një lumë ose përrua dhe përgjithësisht ndërtohen në anët e kodrave duke siguruar furnizim me ujë nga lart me një rënie të ulët (distanca vertikale midis ujit në majë dhe lumit ose përroit poshtë) prej 5 deri në 20 metrash. Një digë ose digë e vogël mund të ndërtohet dhe përdoret si për të kanalizuar ashtu edhe për të rritur shpejtësinë e ujit në majë të rrotës, duke i dhënë asaj më shumë energji, por është vëllimi i ujit dhe jo shpejtësia e tij që ndihmon në rrotullimin e rrotës.
Në përgjithësi, rrotat e ujit me diametër të madh ndërtohen sa më të mëdha të jetë e mundur për të dhënë distancën më të madhe të mundshme të kokës për peshën gravitacionale të ujit për ta rrotulluar rrotën. Megjithatë, rrotat e ujit me diametër të madh janë më të ndërlikuara dhe të kushtueshme për t'u ndërtuar për shkak të peshës së rrotës dhe ujit.
Kur kovat individuale mbushen me ujë, pesha gravitacionale e ujit bën që rrota të rrotullohet në drejtim të rrjedhës së ujit. Ndërsa këndi i rrotullimit i afrohet fundit të rrotës, uji brenda kovës zbrazet në lumin ose përroin poshtë, por pesha e kovave që rrotullohen pas saj bën që rrota të vazhdojë me shpejtësinë e saj të rrotullimit. Kova e zbrazët vazhdon rreth rrotës rrotulluese derisa të kthehet përsëri në majë, gati për t'u mbushur me më shumë ujë dhe cikli përsëritet. Një nga disavantazhet e një dizajni të rrotës së ujit me mbivendosje është se uji përdoret vetëm një herë ndërsa rrjedh mbi rrotë.
Dizajni i rrotës së ujit Pitchback
Dizajni i rrotës së ujit Pitchback është një variacion i rrotës së ujit të mbivendosur të mëparshme, pasi përdor gjithashtu peshën gravitacionale të ujit për të ndihmuar në rrotullimin e rrotës, por përdor gjithashtu rrjedhën e ujërave të zeza poshtë saj për të dhënë një shtytje shtesë. Ky lloj dizajni i rrotës së ujit përdor një sistem furnizimi me kokë të ulët i cili siguron ujin afër majës së rrotës nga një kanal i hapur sipër.
Ndryshe nga rrota e ujit e mbingarkuar e cila e kanalizonte ujin direkt mbi rrotë duke bërë që ajo të rrotullohej në drejtim të rrjedhës së ujit, rrota e ujit me kthim prapa e ushqen ujin vertikalisht poshtë përmes një hinke dhe në kovën poshtë, duke bërë që rrota të rrotullohet në drejtim të kundërt me rrjedhën e ujit sipër.
Ashtu si rrota e mëparshme e ujit me mbingarkesë, pesha gravitacionale e ujit në kova bën që rrota të rrotullohet, por në drejtim të kundërt me akrepat e orës. Ndërsa këndi i rrotullimit i afrohet fundit të rrotës, uji i bllokuar brenda kovave zbrazet poshtë. Ndërsa kova e zbrazët i bashkëngjitet rrotës, ajo vazhdon të rrotullohet me rrotën si më parë derisa të kthehet përsëri në majë, gati për t'u mbushur me më shumë ujë dhe cikli përsëritet.
Dallimi këtë herë është se uji i ndotur i zbrazur nga kova rrotulluese rrjedh larg në drejtim të rrotës rrotulluese (pasi nuk ka ku të shkojë tjetër), ngjashëm me parimin e rrotës së ujit me ulje të ulët. Kështu, përparësia kryesore e rrotës së ujit me ulje të pasme është se ajo përdor energjinë e ujit dy herë, një herë nga lart dhe një herë nga poshtë për të rrotulluar rrotën rreth boshtit të saj qendror.
Rezultati është se efikasiteti i dizajnit të rrotës së ujit rritet shumë në mbi 80% të energjisë së ujit, pasi ajo drejtohet si nga pesha gravitacionale e ujit që hyn ashtu edhe nga forca ose presioni i ujit të drejtuar në kova nga sipër, si dhe nga rrjedha e ujërave të zeza poshtë që shtyn kundër kovave. Disavantazhi i një rrote uji me kthim prapa është se ajo ka nevojë për një rregullim pak më kompleks të furnizimit me ujë direkt mbi rrotë me kanale dhe kanale hyrëse.
Dizajni i Rrotës së Ujit Breastshot
Dizajni i rrotës së ujit me rrota uji ... të ngritura lart ose me rrota prapa me rrota uji nga lart është një tjetër dizajn i rrotës së ujit me rrota uji me rrota uji me rrota uji me rrota uji të ngritura lart ose me rrota uji me rrota uji me rrota uji të ngritura prapa.
Disavantazhi këtu është se pesha gravitacionale e ujit përdoret vetëm për rreth një të katërtën e rrotullimit, ndryshe nga më parë që përdorej për gjysmën e rrotullimit. Për të kapërcyer këtë lartësi të ulët të kokës, kovat e rrotave të ujit bëhen më të gjera për të nxjerrë sasinë e kërkuar të energjisë potenciale nga uji.
Rrotat e ujit me krahë përdorin afërsisht të njëjtën peshë gravitacionale të ujit për të rrotulluar rrotën, por meqenëse lartësia e kokës së ujit është rreth gjysma e asaj të një rrote uji tipike me krahë, kovat janë shumë më të gjera se modelet e mëparshme të rrotave të ujit për të rritur vëllimin e ujit të kapur në kova. Disavantazhi i këtij lloji dizajni është një rritje në gjerësinë dhe peshën e ujit që mbart secila kovë. Ashtu si me dizajnin me krahë, rrota me krahë përdor energjinë e ujit dyfish, pasi rrota e ujit është projektuar të qëndrojë në ujë, duke lejuar që uji i ndotur të ndihmojë në rrotullimin e rrotës ndërsa rrjedh poshtë rrjedhës.
Gjeneroni energji elektrike duke përdorur një rrotë uji
Historikisht, rrotat e ujit janë përdorur për bluarjen e miellit, drithërave dhe detyra të tjera të tilla mekanike. Por rrotat e ujit mund të përdoren edhe për gjenerimin e energjisë elektrike, i quajtur sistem hidroelektrik. Duke lidhur një gjenerator elektrik me boshtin rrotullues të rrotave të ujit, qoftë drejtpërdrejt ose tërthorazi duke përdorur rripa dhe rrotulla, rrotat e ujit mund të përdoren për të gjeneruar energji vazhdimisht 24 orë në ditë, ndryshe nga energjia diellore. Nëse rrota e ujit është projektuar siç duhet, një sistem i vogël ose "mikro" hidroelektrik mund të prodhojë energji elektrike të mjaftueshme për të furnizuar me energji ndriçimin dhe/ose pajisjet elektrike në një shtëpi mesatare.
Kërkoni gjeneratorë me rrota uji të projektuar për të prodhuar prodhimin e tyre optimal me shpejtësi relativisht të ulëta. Për projekte të vogla, një motor i vogël DC mund të përdoret si gjenerator me shpejtësi të ulët ose si alternator automobilistik, por këto janë projektuar për të punuar me shpejtësi shumë më të larta, kështu që mund të kërkohet një formë e ingranazhit. Një gjenerator me turbinë me erë është një gjenerator ideal me rrota uji pasi është projektuar për funksionim me shpejtësi të ulët dhe prodhim të lartë.
Nëse pranë shtëpisë ose kopshtit tuaj ka një lumë ose përrua me rrjedhë mjaft të shpejtë që mund ta përdorni, atëherë një sistem hidroelektrik në shkallë të vogël mund të jetë një alternativë më e mirë ndaj formave të tjera të burimeve të energjisë së rinovueshme, siç janë "Energjia e Erës" ose "Energjia Diellore", pasi ka shumë më pak ndikim vizual. Gjithashtu, ashtu si energjia e erës dhe diellore, me një sistem gjenerimi të projektuar me rrota uji në shkallë të vogël të lidhur me rrjetin, çdo energji elektrike që gjeneroni, por nuk e përdorni, mund t'i shitet përsëri kompanisë së energjisë elektrike.
Në tutorialin tjetër rreth Hidroenergjisë, do të shqyrtojmë llojet e ndryshme të turbinave të disponueshme të cilat mund t'i bashkëngjitim dizajnit tonë të rrotës së ujit për gjenerimin e energjisë hidroelektrike. Për më shumë informacion rreth Dizajnit të Rrotës së Ujit dhe si të gjeneroni energjinë tuaj elektrike duke përdorur fuqinë e ujit, ose për të marrë më shumë informacion mbi energjinë hidroelektrike rreth dizajneve të ndryshme të rrotës së ujit në dispozicion, ose për të eksploruar avantazhet dhe disavantazhet e energjisë hidroelektrike, atëherë Klikoni Këtu për të porositur kopjen tuaj nga Amazon sot rreth parimeve dhe ndërtimit të rrotave të ujit që mund të përdoren për gjenerimin e energjisë elektrike.
Koha e postimit: 25 qershor 2021
