Disenyo ng Waterwheel para sa Hydro Energy
icon ng enerhiyang hidroAng enerhiyang hidro ay isang teknolohiyang nag-o-convert ng kinetic energy ng gumagalaw na tubig tungo sa mekanikal o elektrikal na enerhiya, at isa sa mga pinakaunang aparatong ginamit upang i-convert ang enerhiya ng gumagalaw na tubig tungo sa magagamit na gawain ay ang Waterwheel Design.
Ang disenyo ng gulong ng tubig ay umunlad sa paglipas ng panahon, kung saan ang ilang gulong ng tubig ay naka-orient nang patayo, ang ilan ay pahalang, at ang ilan ay may nakakabit na masalimuot na mga pulley at gear, ngunit lahat ng mga ito ay idinisenyo upang gawin ang parehong tungkulin at iyon din ay, "pag-convert ng linear na galaw ng gumagalaw na tubig sa isang umiikot na galaw na maaaring magamit upang patakbuhin ang anumang makinarya na konektado dito sa pamamagitan ng isang umiikot na baras".
Karaniwang Disenyo ng Gulong ng Tubig
Ang mga sinaunang disenyo ng gulong pantubig ay medyo primitibo at simpleng mga makina na binubuo ng isang patayong gulong na gawa sa kahoy na may mga talim o balde na gawa sa kahoy na pantay na nakapirmi sa kanilang paligid, lahat ay sinusuportahan sa isang pahalang na baras kung saan ang puwersa ng tubig na dumadaloy sa ilalim nito ay nagtutulak sa gulong sa isang tangential na direksyon laban sa mga talim.
Ang mga patayong gulong-tubig na ito ay lubhang nakahihigit sa naunang disenyo ng pahalang na gulong-tubig ng mga sinaunang Griyego at Ehipsiyo, dahil mas mahusay ang kanilang paggana na isinasalin ang momentum ng gumagalaw na tubig sa lakas. Ang mga pulley at gearing ay ikinakabit sa gulong-tubig na nagpapahintulot sa pagbabago ng direksyon ng umiikot na baras mula pahalang patungo sa patayo upang mapatakbo ang mga gilingang bato, lagariin ang kahoy, durugin ang ore, pagtatatak at pagputol, atbp.
Mga Uri ng Disenyo ng Gulong ng Tubig
Karamihan sa mga Waterwheel na kilala rin bilang mga Watermill o simpleng Water Wheel, ay mga gulong na patayo na umiikot sa isang pahalang na ehe, at ang mga ganitong uri ng waterwheel ay inuuri ayon sa paraan ng paglalapat ng tubig sa gulong, kaugnay ng ehe ng gulong. Gaya ng maaari mong asahan, ang mga waterwheel ay medyo malalaking makina na umiikot sa mababang angular speed, at may mababang kahusayan, dahil sa mga pagkalugi dahil sa friction at hindi kumpletong pagpuno ng mga balde, atbp.
Ang aksyon ng tubig na tumutulak laban sa mga gulong na timba o sagwan ay nagpapaunlad ng metalikang kuwintas sa ehe ngunit sa pamamagitan ng pagdidirekta ng tubig sa mga sagwan at timba na ito mula sa iba't ibang posisyon sa gulong, maaaring mapabuti ang bilis ng pag-ikot at ang kahusayan nito. Ang dalawang pinakakaraniwang uri ng disenyo ng waterwheel ay ang "undershot waterwheel" at ang "overshot waterwheel".
Disenyo ng Gulong ng Tubig na Undershot
Ang Undershot Water Wheel Design, na kilala rin bilang "stream wheel" ay ang pinakakaraniwang ginagamit na uri ng waterwheel na dinisenyo ng mga sinaunang Griyego at Romano dahil ito ang pinakasimple, pinakamura, at pinakamadaling uri ng gulong na gawin.
Sa ganitong uri ng disenyo ng gulong pantubig, ang gulong ay direktang inilalagay sa isang mabilis na agos ng ilog at sinusuportahan mula sa itaas. Ang galaw ng tubig sa ibaba ay lumilikha ng isang aksyong pagtulak laban sa mga nakalubog na sagwan sa ibabang bahagi ng gulong na nagpapahintulot dito na umikot sa isang direksyon lamang kaugnay ng direksyon ng daloy ng tubig.
Ang ganitong uri ng disenyo ng waterwheel ay karaniwang ginagamit sa mga patag na lugar na walang natural na dalisdis ng lupa o kung saan ang daloy ng tubig ay sapat na mabilis. Kung ikukumpara sa iba pang mga disenyo ng waterwheel, ang ganitong uri ng disenyo ay lubhang hindi episyente, na may kasingbaba ng 20% ng potensyal na enerhiya ng tubig ang ginagamit upang aktwal na paikutin ang gulong. Gayundin, ang enerhiya ng tubig ay ginagamit lamang nang isang beses upang paikutin ang gulong, pagkatapos nito ay umaagos ito palayo kasama ng natitirang bahagi ng tubig.
Isa pang disbentaha ng undershot water wheel ay ang pangangailangan nito ng malalaking dami ng tubig na mabilis na gumagalaw. Samakatuwid, ang mga undershot water wheel ay karaniwang matatagpuan sa mga pampang ng mga ilog dahil ang mas maliliit na sapa o batis ay walang sapat na potensyal na enerhiya sa umaagos na tubig.
Ang isang paraan upang bahagyang mapabuti ang kahusayan ng isang undershot waterwheel ay ang paglihis ng isang porsyento mula sa tubig sa ilog sa isang makitid na kanal o tubo upang ang 100% ng inilihis na tubig ay magamit sa pag-ikot ng gulong. Upang makamit ito, ang undershot wheel ay kailangang makitid at magkasya nang tumpak sa loob ng kanal upang maiwasan ang pagtagas ng tubig sa mga gilid o sa pamamagitan ng pagpaparami ng bilang o laki ng mga sagwan.
Disenyo ng Waterwheel na Overshot
Ang Disenyo ng Overshot Water Wheel ang pinakakaraniwang uri ng disenyo ng waterwheel. Ang overshot waterwheel ay mas kumplikado sa pagkakagawa at disenyo nito kaysa sa naunang undershot waterwheel dahil gumagamit ito ng mga balde o maliliit na kompartamento upang saluhin at hawakan ang tubig.
Ang mga baldeng ito ay pinupuno ng tubig na dumadaloy papasok sa tuktok ng gulong. Ang bigat ng grabidad ng tubig sa mga punong balde ay nagiging sanhi ng pag-ikot ng gulong sa paligid ng gitnang aksis nito habang ang mga walang laman na balde sa kabilang panig ng gulong ay nagiging mas magaan.
Ang ganitong uri ng gulong ng tubig ay gumagamit ng grabidad upang mapabuti ang output pati na rin ang tubig mismo, kaya ang mga overshot waterwheel ay mas mahusay kaysa sa mga disenyo ng undershot dahil halos lahat ng tubig at ang bigat nito ay ginagamit upang makabuo ng output power. Gayunpaman, tulad ng dati, ang enerhiya ng tubig ay ginagamit lamang nang isang beses upang paikutin ang gulong, pagkatapos nito ay umaagos ito palayo kasama ng natitirang bahagi ng tubig.
Ang mga overshot waterwheel ay nakasabit sa ibabaw ng ilog o sapa at karaniwang itinatayo sa mga gilid ng mga burol upang magbigay ng suplay ng tubig mula sa itaas na may mababang taas (ang patayong distansya sa pagitan ng tubig sa tuktok at ng ilog o sapa sa ibaba) na nasa pagitan ng 5 hanggang 20 metro. Maaaring magtayo at gumamit ng isang maliit na dam o weir upang paandarin at dagdagan ang bilis ng tubig patungo sa tuktok ng gulong, na magbibigay dito ng mas maraming enerhiya ngunit ang dami ng tubig sa halip na ang bilis nito ang tumutulong sa pag-ikot ng gulong.
Sa pangkalahatan, ang mga overshot waterwheel ay ginagawa nang pinakamalaki hangga't maaari upang mabigyan ang pinakamalaking posibleng distansya ng ulo para sa bigat ng grabidad ng tubig upang paikutin ang gulong. Gayunpaman, ang mga waterwheel na may malalaking diyametro ay mas kumplikado at magastos gawin dahil sa bigat ng gulong at tubig.
Kapag ang mga indibidwal na balde ay napuno ng tubig, ang bigat ng grabidad ng tubig ay nagiging sanhi ng pag-ikot ng gulong sa direksyon ng daloy ng tubig. Habang papalapit ang anggulo ng pag-ikot sa ilalim ng gulong, ang tubig sa loob ng balde ay umaagos palabas sa ilog o sapa sa ibaba, ngunit ang bigat ng mga balde na umiikot sa likuran nito ay nagiging sanhi ng pagpapatuloy ng gulong sa bilis ng pag-ikot nito. Ang walang laman na balde ay nagpapatuloy sa paligid ng umiikot na gulong hanggang sa makaakyat muli ito sa itaas na handa nang mapuno ng mas maraming tubig at ang siklo ay umuulit. Isa sa mga disbentaha ng disenyo ng overshot waterwheel ay ang tubig ay ginagamit lamang nang isang beses habang dumadaloy ito sa ibabaw ng gulong.
Ang Disenyo ng Pitchback Waterwheel
Ang Disenyo ng Pitchback Water Wheel ay isang baryasyon sa naunang overshot waterwheel dahil ginagamit din nito ang bigat ng grabidad ng tubig upang makatulong sa pag-ikot ng gulong, ngunit ginagamit din nito ang daloy ng dumi sa ilalim nito upang magbigay ng karagdagang tulak. Ang ganitong uri ng disenyo ng waterwheel ay gumagamit ng low head infeed system na nagbibigay ng tubig malapit sa tuktok ng gulong mula sa isang pentrough sa itaas.
Hindi tulad ng overshot waterwheel na direktang nagdidirekta ng tubig sa ibabaw ng gulong na nagiging sanhi ng pag-ikot nito sa direksyon ng daloy ng tubig, ang pitchback waterwheel ay nagpapakain ng tubig nang patayo pababa sa pamamagitan ng isang funnel at papunta sa balde sa ibaba na nagiging sanhi ng pag-ikot ng gulong sa kabaligtaran ng direksyon ng daloy ng tubig sa itaas.
Tulad ng nakaraang overshot waterwheel, ang bigat ng grabidad ng tubig sa mga balde ay nagiging sanhi ng pag-ikot ng gulong ngunit sa direksyong pakaliwa. Habang papalapit ang anggulo ng pag-ikot sa ilalim ng gulong, ang tubig na nakulong sa loob ng mga balde ay umaalis sa ilalim. Habang nakakabit ang walang laman na balde sa gulong, patuloy itong umiikot kasama ng gulong gaya ng dati hanggang sa bumalik ito sa itaas at handa nang mapuno ng mas maraming tubig at maulit ang siklo.
Ang pagkakaiba sa pagkakataong ito ay ang dumi ng tubig na ibinuhos mula sa umiikot na balde ay umaagos palayo sa direksyon ng umiikot na gulong (dahil wala na itong ibang mapupuntahan), katulad ng prinsipyo ng undershot waterwheel. Kaya naman ang pangunahing bentahe ng pitchback waterwheel ay ang paggamit nito ng enerhiya ng tubig nang dalawang beses, isang beses mula sa itaas at isang beses mula sa ibaba upang paikutin ang gulong sa paligid ng gitnang aksis nito.
Ang resulta ay ang kahusayan ng disenyo ng waterwheel ay lubos na tumataas sa mahigit 80% ng enerhiya ng tubig dahil ito ay pinapatakbo ng parehong bigat ng grabidad ng papasok na tubig at ng puwersa o presyon ng tubig na nakadirekta sa mga balde mula sa itaas, pati na rin ang daloy ng dumi sa ibaba na tumutulak sa mga balde. Ang disbentaha ng isang pitchback waterwheel ay kailangan nito ng medyo mas kumplikadong kaayusan ng suplay ng tubig na direktang nasa itaas ng gulong na may mga chute at pentrough.
Ang Disenyo ng Waterwheel na Breastshot
Ang Disenyo ng Breastshot Water Wheel ay isa pang disenyo ng waterwheel na naka-mount nang patayo kung saan ang tubig ay pumapasok sa mga balde mga kalahati sa taas ng ehe, o sa itaas lamang nito, at pagkatapos ay dumadaloy palabas sa ilalim sa direksyon ng pag-ikot ng mga gulong. Sa pangkalahatan, ang breastshot waterwheel ay ginagamit sa mga sitwasyon kung saan ang ulo ng tubig ay hindi sapat upang mapagana ang isang overshot o pitchback waterwheel na disenyo mula sa itaas.
Ang disbentaha rito ay ang bigat ng grabidad ng tubig ay nagagamit lamang para sa halos isang-kapat ng pag-ikot, hindi tulad ng dati na para sa kalahati ng pag-ikot. Upang malampasan ang mababang taas ng ulo na ito, ang mga balde ng mga gulong ng tubig ay ginagawang mas malapad upang makuha ang kinakailangang dami ng potensyal na enerhiya mula sa tubig.
Ang mga breastshot waterwheel ay gumagamit ng halos parehong bigat ng grabidad ng tubig upang paikutin ang gulong ngunit dahil ang taas ng ulo ng tubig ay humigit-kumulang kalahati ng isang karaniwang overshot waterwheel, ang mga balde ay mas malapad kaysa sa mga nakaraang disenyo ng waterwheel upang mapataas ang dami ng tubig na nasasalo sa mga balde. Ang disbentaha ng ganitong uri ng disenyo ay ang pagtaas sa lapad at bigat ng tubig na dinadala ng bawat balde. Tulad ng disenyo ng pitchback, ang breastshot wheel ay gumagamit ng enerhiya ng tubig nang dalawang beses dahil ang waterwheel ay idinisenyo upang umupo sa tubig na nagpapahintulot sa dumi ng tubig na tumulong sa pag-ikot ng gulong habang dumadaloy ito pababa sa agos.
Gumawa ng Elektrisidad Gamit ang Waterwheel
Ayon sa kasaysayan, ang mga water wheel ay ginagamit para sa paggiling ng harina, mga cereal, at iba pang mga gawaing mekanikal. Ngunit ang mga water wheel ay maaari ding gamitin para sa pagbuo ng kuryente, na tinatawag na Hydro Power system. Sa pamamagitan ng pagkonekta ng isang electrical generator sa umiikot na baras ng mga water wheel, direkta man o hindi direkta gamit ang mga drive belt at pulley, ang mga water wheel ay maaaring gamitin upang patuloy na makabuo ng kuryente nang 24 oras sa isang araw, hindi tulad ng solar energy. Kung ang water wheel ay dinisenyo nang tama, ang isang maliit o "micro" hydroelectric system ay maaaring makagawa ng sapat na kuryente upang mapagana ang ilaw at/o mga electrical appliances sa isang karaniwang tahanan.
Maghanap ng mga Water wheel Generator na idinisenyo upang makagawa ng pinakamainam na output nito sa medyo mababang bilis. Para sa maliliit na proyekto, ang isang maliit na DC motor ay maaaring gamitin bilang isang low-speed generator o isang automotive alternator ngunit ang mga ito ay idinisenyo upang gumana sa mas mataas na bilis kaya maaaring kailanganin ang ilang uri ng gearing. Ang isang wind turbine generator ay isang mainam na waterwheel generator dahil ito ay idinisenyo para sa mababang bilis, mataas na output na operasyon.
Kung mayroong medyo mabilis na agos ng ilog o sapa malapit sa iyong bahay o hardin na maaari mong gamitin, ang isang maliit na hydro power system ay maaaring maging isang mas mahusay na alternatibo sa iba pang mga anyo ng renewable energy sources tulad ng "Wind Energy" o "Solar Energy" dahil mayroon itong mas kaunting visual impact. Gayundin, tulad ng wind at solar energy, na may grid-connected small scale waterwheel designed generating system na konektado sa lokal na utility grid, anumang kuryenteng iyong nalilikha ngunit hindi ginagamit ay maaaring ibenta pabalik sa kompanya ng kuryente.
Sa susunod na tutorial tungkol sa Hydro Energy, titingnan natin ang iba't ibang uri ng turbine na magagamit na maaari nating ikabit sa ating disenyo ng waterwheel para sa hydro power generation. Para sa karagdagang impormasyon tungkol sa Waterwheel Design at kung paano makabuo ng sarili mong kuryente gamit ang lakas ng tubig, o kumuha ng higit pang impormasyon tungkol sa hydro energy tungkol sa iba't ibang disenyo ng waterwheel na magagamit, o upang tuklasin ang mga kalamangan at kahinaan ng hydro energy, mag-click Dito upang umorder ng iyong kopya mula sa Amazon ngayon tungkol sa mga prinsipyo at konstruksyon ng mga waterwheel na maaaring gamitin para sa pagbuo ng kuryente.
Oras ng pag-post: Hunyo-25-2021
