Дизајн воденог точка за хидроенергију
икона хидроенергијеХидроенергија је технологија која претвара кинетичку енергију кретања воде у механичку или електричну енергију, а један од најранијих уређаја коришћених за претварање енергије кретања воде у употребљив рад био је дизајн воденог точка.
Дизајн водених точкова је еволуирао током времена са неким воденим точковима који су оријентисани вертикално, неки хоризонтално, а неки са причвршћеним сложеним ременицама и зупчаницима, али сви су дизајнирани да обављају исту функцију, а то је такође „претварање линеарног кретања воде која се креће у ротационо кретање које се може користити за покретање било ког комада машинерије повезане са њим преко ротирајућег вратила”.
Типичан дизајн воденог точка
Рани дизајн водених точкова су биле прилично примитивне и једноставне машине које су се састојале од вертикалног дрвеног точка са дрвеним лопатицама или кантама које су биле фиксиране подједнако по свом обиму и сви су били ослоњени на хоризонталну осовину са снагом воде која тече испод ње гурајући точак у тангенцијалном правцу према лопатицама. .
Ови вертикални водени точкови су били знатно супериорнији у односу на ранији дизајн хоризонталних водених точкова од стране старих Грка и Египћана, јер су могли ефикасније да раде преводећи замах воде која се креће у снагу.Ременице и зупчаници су тада били причвршћени на водени точак који је омогућавао промену смера ротационог вратила од хоризонталног ка вертикалном како би се управљало воденичним камењем, тестером, дробљењем руде, штанцањем и сечењем итд.
Врсте дизајна водених точкова
Већина водених точкова познатих и као воденице или једноставно водени точкови, су вертикално постављени точкови који се ротирају око хоризонталне осовине, а ови типови водених точкова се класификују према начину на који се вода примењује на точак, у односу на осовину точка.Као што можете очекивати, водени точкови су релативно велике машине које се ротирају при малим угаоним брзинама, а имају ниску ефикасност, због губитака трењем и непотпуног пуњења кашика, итд.
Акција воде која гура на точкове кашике или лопатице развија обртни момент на осовини, али усмеравањем воде на ове лопатице и кашике са различитих позиција на точку може се побољшати брзина ротације и њена ефикасност.Два најчешћа типа дизајна водених точака су „водени точак са недостатком” и „прекоран водени точак”.
Ундерсхот Ватер Вхеел Десигн
Ундерсхот Ватер Вхеел Десигн, такође познат као „мрежни точак“, био је најчешће коришћени тип воденог точка који су дизајнирали стари Грци и Римљани јер је то најједноставнији, најјефтинији и најлакши тип точка за конструисање.
У овом типу дизајна воденог точка, точак се једноставно поставља директно у реку која брзо тече и подржава одозго.Кретање воде испод ствара дејство гурања према потопљеним лопатицама на доњем делу точка омогућавајући му да се ротира само у једном правцу у односу на смер тока воде.
Овај тип дизајна воденог точка се углавном користи у равним подручјима без природног нагиба земљишта или где се ток воде довољно брзо креће.У поређењу са другим дизајном водених точкова, овај тип дизајна је веома неефикасан, са само 20% потенцијалне енергије воде која се користи за стварно ротирање точка.Такође, енергија воде се користи само једном за ротацију точка, након чега се одлива са остатком воде.
Још један недостатак воденог точка је што захтева велике количине воде која се креће великом брзином.Због тога се подводни точкови обично налазе на обалама река јер мањи потоци или потоци немају довољно потенцијалне енергије у води која се креће.
Један од начина да се мало побољша ефикасност воденог точка са недостатком воде је да се преусмери проценат воде у реци дуж уског канала или канала тако да се 100% преусмерене воде користи за ротацију точка.Да би се ово постигло, точак за подметање мора да буде узак и да се веома прецизно уклапа у канал како би се спречило да вода побегне око бочних страна или повећањем броја или величине лопатица.
Оверсхот Ватервхеел Десигн
Оверсхот дизајн воденог точка је најчешћи тип дизајна воденог точка.Водени точак са прекорачењем је компликованији у својој конструкцији и дизајну од претходног воденог точка са ниским ударом јер користи канте или мале преграде за хватање и задржавање воде.
Ове канте се пуне водом која тече на врху точка.Гравитациона тежина воде у пуним кантама узрокује да се точак ротира око своје централне осе док празне канте на другој страни точка постају лакше.
Овај тип воденог точка користи гравитацију да побољша излаз, као и саму воду, тако да су водени точкови са прекорачењем много ефикаснији од дизајна са недостатком воде јер се скоро сва вода и њена тежина користе за производњу излазне снаге.Међутим, као и раније, енергија воде се користи само једном за ротацију точка, након чега се одлива са остатком воде.
Точкови за воду су виси изнад реке или потока и углавном су изграђени на странама брда које обезбеђују водоснабдевање одозго са ниским напоном (вертикална удаљеност између воде на врху и реке или потока испод) између 5 и -20 метара.Мала брана или брана се могу конструисати и користити за каналисање и повећање брзине воде до врха точка дајући јој више енергије, али запремина воде, а не њена брзина, помаже да се точак окреће.
Генерално, водени точкови су направљени што је могуће већи да би дали највећи могући растојање главе за гравитациону тежину воде која ротира точак.Међутим, водени точкови великог пречника су компликованији и скупљи за израду због тежине точка и воде.
Када се појединачне канте напуне водом, гравитациона тежина воде узрокује ротацију точка у правцу тока воде.Како се угао ротације приближава дну точка, вода унутар канте се излива у реку или поток испод, али тежина кашика које ротирају иза ње узрокује да точак настави са својом брзином ротације.Празна канта се наставља око ротирајућег точка све док се поново не подигне на врх спреман да се напуни са још воде и циклус се понавља.Један од недостатака дизајна воденог точка је тај што се вода користи само једном док тече преко точка.
Тхе Питцхбацк Ватервхеел Десигн
Дизајн питцхбацк воденог точка је варијација претходног воденог точка јер такође користи гравитациону тежину воде да помогне ротацији точка, али такође користи ток отпадне воде испод њега да пружи додатни притисак.Овај тип дизајна воденог точка користи систем за довод воде са ниском главом који обезбеђује воду близу врха точка из жлеба изнад.
За разлику од прекомерног воденог точка који је водио воду директно преко точка узрокујући његово ротирање у смеру тока воде, водени точак са заокретом убацује воду вертикално наниже кроз левак и у канту испод, узрокујући да се точак окреће у супротном смеру. смер тока воде изнад.
Баш као и претходни водени точак, гравитациона тежина воде у кантама узрокује да се точак ротира, али у смеру супротном од казаљке на сату.Како се угао ротације приближава дну точка, вода заробљена у кантама испушта се испод.Пошто је празна канта причвршћена за точак, она наставља да се окреће са точком као и раније док се поново не подигне на врх спреман да се напуни са још воде и циклус се понавља.
Разлика овог пута је у томе што отпадна вода испражњена из ротирајуће кашике отиче у правцу ротирајућег точка (јер нема куда више да оде), слично као код главног воденог точка.Стога је главна предност воденог точка са повратним ударом у томе што он користи енергију воде два пута, једном одозго и једном одоздо да би ротирао точак око своје централне осе.
Резултат је да је ефикасност дизајна воденог точка у великој мери повећана на преко 80% енергије воде јер је вођена и гравитационом тежином улазне воде и силом или притиском воде усмерене у канте одозго, као што је као и проток отпадне воде испод гурајући се о канте.Недостатак воденог точка је у томе што му је потребан мало сложенији распоред водоснабдевања директно изнад точка са жлебовима и жлебовима.
Тхе Бреастсхот Ватервхеел Десигн
Бреастсхот Ватер Вхеел Десигн је још један вертикално постављен дизајн воденог точка где вода улази у корпе отприлике на пола пута горе на висини осовине, или непосредно изнад ње, а затим излази на дно у смеру ротације точкова.Уопштено говорећи, прсни водени точак се користи у ситуацијама када је врх воде недовољан за покретање дизајна воденог точка са прекорачењем или одозго.
Недостатак је што се гравитациона тежина воде користи само за једну четвртину ротације за разлику од раније која је била за половину ротације.Да би се превазишла ова ниска висина главе, корпе водених точкова су направљене шире како би се извукла потребна количина потенцијалне енергије из воде.
Прсни водени точкови користе приближно исту гравитациону тежину воде да ротирају точак, али пошто је висина главе воде око половине мање од типичног воденог точка, корпе су много шире од претходних дизајна водених точкова како би се повећала запремина воде ухваћени у канте.Недостатак ове врсте дизајна је повећање ширине и тежине воде коју носи свака канта.Као и код питцхбацк дизајна, прсни точак користи енергију воде два пута јер је водени точак дизајниран да седи у води омогућавајући отпадној води да помогне у ротацији точка док тече низ ток.
Створите електричну енергију помоћу воденог точка
Историјски водени точкови су коришћени за млевење брашна, житарица и друге такве механичке задатке.Али водени точкови се такође могу користити за производњу електричне енергије, назван хидроенергетски систем.Повезивањем електричног генератора на ротирајућу осовину водених точкова, директно или индиректно користећи погонске каишеве и ременице, водени точкови се могу користити за генерисање енергије непрекидно 24 сата дневно за разлику од соларне енергије.Ако је водени точак правилно дизајниран, мали или „микро“ хидроелектрични систем може произвести довољно електричне енергије за напајање осветљења и/или електричних уређаја у просечном дому.
Потражите генераторе водених точкова дизајнираних да произведу свој оптимални учинак при релативно малим брзинама.За мале пројекте, мали ДЦ мотор се може користити као генератор мале брзине или аутомобилски алтернатор, али они су дизајнирани да раде на много већим брзинама тако да може бити потребан неки облик зупчаника.Генератор ветротурбина чини идеалан генератор водених точкова јер је дизајниран за рад мале брзине и велике снаге.
Ако у близини вашег дома или баште постоји прилично брза река или поток који можете да користите, онда мали хидроенергетски систем може бити боља алтернатива другим облицима обновљивих извора енергије као што су „енергија ветра“ или „сунчева енергија“. “ јер има много мање визуелног утицаја.Такође, баш као и енергија ветра и сунца, са малим воденим точком који је дизајниран за производњу електричне енергије повезаног са мрежом повезаном са локалном комуналном мрежом, свака електрична енергија коју генеришете, али не користите, може се продати назад електроенергетској компанији.
У следећем туторијалу о хидроенергетици, погледаћемо различите типове турбина које можемо да повежемо са нашим дизајном воденог точка за производњу хидро енергије.За више информација о дизајну воденог точка и о томе како да генеришете сопствену електричну енергију користећи снагу воде, или да добијете више информација о хидроенергији о различитим доступним дизајнима водених точкова, или да истражите предности и недостатке хидроенергије, кликните овде да наручите свој примерак са Амазона данас о принципима и конструкцији водених точкова који се могу користити за производњу електричне енергије.
Време поста: 25.06.2021
