Дар манзараи энергияи тоза, гидроэнергетика ҳамчун як сутуни муҳими табдили энергия қарор дорад, ки ба шарофати табиати барқароршаванда, арзиши паст ва қобилиятҳои қавии мувозинаткунии сарбории қуллаҳояш мебошад. Аз турбинаҳои бузурги сарбанди Се Дара то ҷараёни нарми нерӯгоҳҳои хурди обӣ дар минтақаҳои кӯҳистонӣ, гардиши турбина ҳамеша бо табдили энергия аз "энергияи потенсиали об → энергияи механикӣ → энергияи барқ" ҳамроҳ аст. Ҷозибаи асосии гидроэнергетика дар мутобиқшавии аҷиби агрегати турбина-генератори гидроэнергетика дар шароити гуногуни сарборӣ ва ҷараёни об аст. Ин модели намоишии динамикӣ, тавассути такрори дақиқи намудҳои асосии турбинаҳо, ба монанди турбинаҳои реаксия ва турбинаҳои импулсӣ, ихтирооти беназири таъсири мутақобилаи байни турбина ва ҷараёни обро нишон медиҳад. (1) Модели турбинаи реаксия: Мубодилаи энергияи "фарогир" байни ҷараёни об ва теғҳо Модели турбинаи Франсис "ҳамаҷониба"-и маъмултарин аст. Модел сохтори асосии агрегати 700 МВтро дар Нерӯгоҳи барқии Се Дара бо миқёси 1:25 такрор мекунад. Диаметри даванда 30 см буда, аз 13 теғи равон (кунҷи вуруд 15°, кунҷи баромад 20°) иборат аст, ки ба таври радиалӣ ҷойгир шудаанд; атрофи даванда винтҳои роҳнамои танзимшаванда (24 винт, ки аз пластики ABS ва чаҳорчӯбаи металлӣ сохта шудаанд) ҷойгиранд, ки ба "ҳалқаи идоракунанда" пайваст карда шудаанд, ки метавонад кушодагии винти роҳнаморо (0-30°) танзим кунад. Қуттии шаффоф аз акрили рехташуда сохта шудааст. Об (аз системаи оби гардишкунанда, ки аз ҷониби насоси микропуска идора мешавад) аз ҳама тарафҳо ба таври баробар ба қуттӣ ҷорӣ мешавад ва винтҳои роҳнаморо роҳнамоӣ мекунад ва ба винтҳои даванда бо суръати ҷараёни симулятсияшудаи 20 м/с таъсир мерасонад ва давандаро ба гардиш водор мекунад (150 rpm, ки ба 125 rpm-и воҳиди воқеӣ мувофиқат мекунад). Асоси намоиши динамикӣ дар табдили энергияи "қабули оби даврӣ" аст: Вақте ки кушодагии винти роҳнамо ба 20° танзим карда мешавад, ченкунаки ҷараён "суръати ҷараёни симулятсияшуда 5л/с"-ро нишон медиҳад, ченкунаки суръат дар 150 rpm устувор мешавад ва модели генератор 220В мебарорад. Ҳангоми симулятсияи "афзоиши ҷараён дар мавсими обхезӣ" (пурра кушода шудани винти роҳнамо), суръати турбина то 180 чархзанӣ дар як дақиқа меафзояд ва шиддат то 240В меафзояд. Дар экран ҳамзамон "Турбинаҳои Франсис барои сарпӯшҳои обии 50-700м мувофиқанд ва метавонанд самаранокии 95% -ро ба даст оранд" нишон дода мешавад. Ин тарҳ принсипи реаксияи "фарқияти фишор дар ҳарду тарафи теғҳое, ки турбинаро идора мекунанд"-ро ба таври фаҳмо мегардонад ва ба таври комил шарҳ медиҳад, ки чаро турбинаҳои Франсис барои сарпӯши баланди об ва суръати баланди ҷараён интихоби бартарӣ доранд. Модели турбинаи ҷараёни меҳварӣ бартариҳои "гирифтани об дар меҳвар"-ро барои сарпӯшҳои пасти об нишон медиҳад, ки ҳам намудҳои теғҳои собит ва ҳам танзимшавандаро дар бар мегирад. Модели теғҳои танзимшаванда ротори диаметри 40 см бо 6 теғ дорад, ки мувофиқи шароити ҷараёни об (аз ҷониби муҳаррики микросерво идора карда мешаванд) гардиш мекунанд ва диапазони танзими кунҷи теғ аз -10° то +15° мебошад. Венти роҳнамо ва ротор коаксиалӣ ҷойгир шудаанд ва об ба таври меҳварӣ ба ротор ҷорӣ мешавад. Теғҳо таҳти таъсири якҷояи телаи об ва гардиши худи онҳо гардиш мекунанд. Хусусияти интерактивии "танзими сарбории об"-и модел беназир аст: Вақте ки тамошобинон "сарбории пасти об 3-5 м"-ро интихоб мекунанд (масалан, дарё дар ҳамворӣ), кунҷи теғ ба +15° танзим карда мешавад (зиёд кардани майдони тамос бо об), кушодагии пардаи роҳнамо 30° ва суръати ротор 60 чархзанӣ дар як дақиқа аст; ҳангоми гузаштан ба "сарбории миёнаи об 10-30 м", кунҷи теғ ба 0° танзим карда мешавад, суръат то 100 чархзанӣ дар як дақиқа меафзояд ва дар экран чунин нишон дода мешавад: "Турбинаҳои ҷараёни меҳварӣ метавонанд дар суръати баланди ҷараён ва сарбории пасти об ба самаранокии 92% ноил шаванд". Намоиши муқоисавии турбинаҳои танзимшаванда ва қадами собит арзиши бештари таълимӣ дорад: Дар зери ҳамон суръати ҷараён, турбинаи қадами танзимшаванда, бо танзими кунҷи теғ, самаранокии 8-10% баландтар аз турбинаи қадами собит ба даст меорад (каҷи самаранокӣ дар вақти воқеӣ дар экран нишон дода мешавад), ки ба таври интуитивӣ бартарии техникии "турбинаҳои қадами танзимшаванда, ки қобилияти мутобиқ шудан ба доираи васеътари суръати ҷараёнро доранд"-ро нишон медиҳад. Ин муқоиса махсусан дар таълими нерӯгоҳҳои барқии хурд дар минтақаҳои обёрӣ муҳим аст ва ба донишҷӯён дар фаҳмидани "чаро турбинаҳои ҷараёни меҳварӣ аксар вақт дар лоиҳаҳои нерӯгоҳҳои барқии хурди деҳот истифода мешаванд" кӯмак мекунад. Модели турбинаи ҷараёни моил "устоди мутобиқшавии сар" аст, ки меҳвари теғи давандаи он дар кунҷи 45° нисбат ба меҳвари асосӣ (байни турбинаи ҷараёни омехта ва ҷараёни меҳварӣ) ҷойгир аст. Теғҳои моделро метавон ҳамоҳанг танзим кард (аз -5° то +25°), бо парраҳои роҳнамо ва даванда якҷоя танзим карда мешаванд. Вақте ки сари симулятсияшуда аз 40 м то 120 м зиёд мешавад, кунҷи теғ ба таври худкор аз +25° то -5° танзим мешавад ва суръати устувори давандаи 120 чархзаниро нигоҳ медорад ва хусусияти "самаранокии баландро дар тӯли тағирёбии 3-каратаи сар" нишон медиҳад. Қисми шаффоф имкон медиҳад, ки масири беназири ҷараёнро ба таври возеҳ мушоҳида кард ва харитаи контури самаранокӣ дар экран ба тамошобинон кӯмак мекунад, ки "мутобиқшавии он байни турбинаҳои ҷараёни омехта ва ҷараёни меҳварӣ"-ро дарк кунанд.
(2) Модели турбинаи импулсӣ: Раҳоиши энергияи "навъи бархӯрд"-и ҷараёни об ва теғҳо
Модели турбинаи Пелтон "қаҳрамони қудрат" барои истифодаҳои баландсифат аст, ки тарҳи классикии нерӯгоҳи барқии Леонхардро дар Швейтсария такрор мекунад. 12 сатили шакли косашакл (ҳар кадоме бо иқтидори 50 мл, аз биринҷи хромӣ сохта шудааст) дар атрофи гардишкунанда (диаметри 25 см) баробар тақсим шудаанд; "сӯрохи" (диаметри 0,5 см) 360° чарх мезанад. Оби фишори баланд (аз ҷониби насоси поршен таъмин карда мешавад, ки сарлавҳаи 500-1000 м-ро тақлид мекунад) ҷараёни баландсуръатро (50 м/с) ташкил медиҳад, ки ба "тақсимкунанда"-и сатилҳо дақиқ таъсир мерасонад ва энергияи кинетикии обро ба энергияи механикии гардишкунандаи гардишкунанда табдил медиҳад. Нуктаи муҳими намоиши динамикӣ интиқоли энергия тавассути "таъсири реактивӣ" аст: Вақте ки як сопло фаъол мешавад, ҷараёни об, ки ба чархи турбина таъсир мерасонад, "қувваи реаксия"-и намоёнро (шитобёбии фаврии ротор) ба вуҷуд меорад, ки ба 300 чархзанӣ ва қувваи баромади генератори тақлидшуда 500 Вт мерасад. Бо ду сопло (ба таври симметрӣ ҷойгиршуда), суръат то 580 чархзанӣ ва қувват то 980 Вт меафзояд. Дар экран нишон дода мешавад, ки "самаранокии ин навъи турбина метавонад дар зери фишори баланди об ба 90% расад ва об ба корпус намедарояд, ки онро барои обе, ки миқдори зиёди таҳшин дорад, мувофиқ мегардонад." Ин тарҳ принсипи "интиқоли энергияи кинетикӣ аз фишори об вобаста нест, балки танҳо аз таъсири ҷараёни об бо суръати баланд"-ро ба таври комил шарҳ медиҳад, ки чаро он барои "нерӯгоҳҳои барқи обии кӯҳӣ бо фишори беш аз 100 м" мувофиқ аст. Модели турбинаи таъсирбахш мутобиқшавии чандирии "зарбаи ҷараёнӣ"-ро нишон медиҳад, ки сопло кунҷи 22,5° ба сатҳи чархи турбина дорад, об ба таври майл ба парраҳои шакли сӯрох (18 парра) таъсир мерасонад. Хусусияти интерактивӣ ба тамошобинон имкон медиҳад, ки кунҷи соплоро танзим кунанд ва тағирёбии суръати роторро мушоҳида кунанд - 10-15% коҳиш ҳангоми аз 22,5° дур шудани кунҷ, ки таъсири дақиқии кунҷро ба самаранокӣ нишон медиҳад. Ин намуди модел аксар вақт барои тасвири "нерӯгоҳҳои барқии хурд дар минтақаҳои кӯҳистонӣ" истифода мешавад, ки барои "системаҳои тақсимшудаи энергетикӣ бо баландии 20-300 м ва суръати ҷараёни хурд" мувофиқ аст. Модели турбинаи дукарата истифодаи энергияро тавассути "таъсири об ба парраҳо ду маротиба" ба ҳадди аксар мерасонад. Чархи турбина ду қабат парра дорад; пас аз зарбаи аввал, об аз чарх ҷорӣ мешавад ва ба қабати поёнӣ таъсир мерасонад. Чархи шаффоф ба тамошобинон имкон медиҳад, ки роҳи "таъсири дукарата"-ро бубинанд. Дар экран нишон дода мешавад, ки "дар ҳоле ки самаранокии тарҳи дукарата каме пасттар аст (75-85%), сохтори содда ва арзиши пасти он онро барои нерӯгоҳҳои барқии хурди деҳот мувофиқ мегардонад." Ин тарҳ "хирадмандии истифодаи энергияро дар тарҳҳои оддӣ" ба осонӣ намоён мекунад. (3) Намудҳои махсуси моделҳои турбинаи гидротурбинӣ: Тарҳҳои инноватсионӣ барои шароити шадид
Модели турбинаи лампа як ҳалли "профили ҳамвор" барои нерӯгоҳҳои обии камҳаракат мебошад. Он дорои сохтори "шакли лампа" мебошад - генератор дар дохили корпуси шакли лампа дар масири ҷараёни об ҷойгир аст ва ротори турбина мустақиман ба меҳвари генератор пайваст аст (бе корпуси спиралӣ). Об аз агрегат ба таври меҳварӣ ҷорӣ мешавад. Барои баландии симулятсияи сарпӯши 2-8 м (масалан, нерӯгоҳҳои барқии мадд), ротор (диаметри 40 см, 8 теғи каҷ) бо 80 чархзанӣ дар як дақиқа гардиш мекунад. Дар экран чунин нишон дода мешавад: "Турбинаҳои лампа метавонанд самаранокии то 88% -ро ба даст оранд, ки барои нерӯгоҳҳои барқии қаъри дарё мувофиқанд ва бо хароҷоти ками муҳандисии шаҳрвандӣ." Корпуси шаффоф хусусияти "ҷараёни мустақими об"-ро ба таври возеҳ нишон медиҳад ва истифодаи васеъи онро дар барномаҳои пастҳаракат, ба монанди каналҳои мадд ва обёрӣ, шарҳ медиҳад. Модели турбинаи мадд тавлиди нерӯи барқро дуҷониба нишон медиҳад. Теғҳои ротори он тарҳи симметрии "шакли S" доранд, ки ба ротор имкон медиҳад, ки новобаста аз он ки об аз чап ба рост ё аз рост ба чап (60 чархзанӣ) ҷараён мегирад, гардиш кунад. Ин модел бо «зарфи симулятсияи мадд» пайваст карда шудааст, ки аз болоравӣ ва пастравии сатҳи об барои эҷоди ҷараёни мутақобила истифода мебарад ва давраи «истеҳсоли нерӯи барқ ҳангоми мадди баланд → истеҳсоли нерӯи барқ ҳангоми мадди паст → хомӯшӣ ҳангоми оромии мадд»-ро нишон медиҳад. Дар экран нишон дода шудааст: «Турбинаҳои мадд аз ҷозибаи моҳ истифода мебаранд, барқароршавандаанд ва хеле пешгӯишавандаанд». Ин тарҳ синергияро байни «энергияи тоза ва ритмҳои табиӣ» ба таври визуалӣ намоён мегардонад.
Вақти нашр: 10 сентябри соли 2025
