Hidro Enerji için Su Çarkı Tasarımı
hidro enerjisi simgesiHidro enerji, hareket eden suyun kinetik enerjisini mekanik veya elektrik enerjisine dönüştüren bir teknolojidir ve hareket eden suyun enerjisini kullanılabilir işe dönüştürmek için kullanılan en eski cihazlardan biri Su Çarkı Tasarımıydı.
Su çarkı tasarımı zamanla evrimleşmiştir; bazı su çarkları dikey, bazıları yatay ve bazıları da bunlara bağlı karmaşık kasnaklar ve dişlilerle tasarlanmıştır; ancak hepsi aynı işlevi yapmak üzere tasarlanmıştır ve bu da "hareket eden suyun doğrusal hareketini, dönen bir şaft aracılığıyla ona bağlı herhangi bir makineyi çalıştırmak için kullanılabilen bir döner harekete dönüştürmek"tir.
Tipik Su Çarkı Tasarımı
İlk Su Çarkı Tasarımları, yatay bir şaft üzerinde desteklenen, çevreleri eşit olarak sabitlenmiş tahta bıçaklara veya kovalara sahip dikey bir tahta tekerlekten oluşan, altından akan suyun kuvvetinin çarkı bıçaklara karşı teğetsel bir yönde ittiği oldukça ilkel ve basit makinelerdi.
Bu dikey su çarkları, hareket eden suyun momentumunu güce dönüştürerek daha verimli bir şekilde çalışabildikleri için, eski Yunanlılar ve Mısırlılar tarafından tasarlanan daha önceki yatay su çarklarından çok daha üstündü. Daha sonra su çarkına kasnaklar ve dişliler bağlandı ve bu da değirmen taşlarını çalıştırmak, odun kesmek, cevheri ezmek, damgalamak ve kesmek vb. için dönen bir şaftın yönünün yataydan dikeye değişmesine izin verdi.
Su Çarkı Tasarım Çeşitleri
Çoğu Su Çarkı, Su Değirmenleri veya sadece Su Çarkları olarak da bilinir, yatay bir aks etrafında dönen dikey olarak monte edilmiş çarklardır ve bu tip su çarkları, suyun çarka uygulanma şekline göre, çarkın aksına göre sınıflandırılır. Beklediğiniz gibi, su çarkları, düşük açısal hızlarda dönen ve sürtünmeden kaynaklanan kayıplar ve kovaların eksik doldurulması vb. nedeniyle düşük verimliliğe sahip nispeten büyük makinelerdir.
Suyun tekerlek kovalarına veya küreklere karşı itme hareketi aks üzerinde tork oluşturur ancak suyu tekerlek üzerindeki farklı konumlardan bu küreklere ve kovalara yönlendirerek dönüş hızı ve verimliliği artırılabilir. En yaygın iki su çarkı tasarımı türü "alttan vuran su çarkı" ve "üstten vuran su çarkı"dır.
Alttan Su Çarkı Tasarımı
Alttan Vurulmuş Su Çarkı Tasarımı, aynı zamanda "dere çarkı" olarak da bilinir, antik Yunanlılar ve Romalılar tarafından tasarlanan en yaygın kullanılan su çarkı tipiydi çünkü yapımı en basit, en ucuz ve en kolay çark tipiydi.
Bu tür su çarkı tasarımında, çark basitçe doğrudan hızlı akan bir nehre yerleştirilir ve yukarıdan desteklenir. Alttaki suyun hareketi, çarkın alt kısmındaki batık küreklere karşı bir itme hareketi yaratır ve çarkın yalnızca su akış yönüne göre tek bir yönde dönmesini sağlar.
Bu tür su çarkı tasarımı genellikle arazinin doğal eğimi olmayan düz alanlarda veya su akışının yeterince hızlı hareket ettiği yerlerde kullanılır. Diğer su çarkı tasarımlarıyla karşılaştırıldığında, bu tür tasarım çok verimsizdir, suyun potansiyel enerjisinin sadece %20'si çarkı gerçekten döndürmek için kullanılır. Ayrıca suyun enerjisi çarkı döndürmek için sadece bir kez kullanılır, ardından suyun geri kalanıyla birlikte akar.
Alttan vurmalı su çarkının bir diğer dezavantajı, büyük miktarda suyun hızla hareket etmesini gerektirmesidir. Bu nedenle, alttan vurmalı su çarkları genellikle nehir kıyılarına yerleştirilir çünkü daha küçük akarsular veya dereler hareket eden suda yeterli potansiyel enerjiye sahip değildir.
Alttan çekişli bir su çarkının verimliliğini biraz artırmanın bir yolu, dar bir kanal veya kanal boyunca nehirdeki suyun bir yüzdesini saptırmak ve böylece saptırılan suyun %100'ünün çarkı döndürmek için kullanılmasıdır. Bunu başarmak için alttan çekişli çarkın dar olması ve suyun kenarlardan kaçmasını önlemek veya küreklerin sayısını veya boyutunu artırmak için kanala çok doğru bir şekilde oturması gerekir.
Overshot Su Çarkı Tasarımı
Overshot Su Çarkı Tasarımı, su çarkı tasarımının en yaygın türüdür. Overshot su çarkı, suyu hem yakalamak hem de tutmak için kovalar veya küçük bölmeler kullandığı için, önceki undershot su çarkından daha karmaşık bir yapıya ve tasarıma sahiptir.
Bu kovalar, tekerleğin tepesinden akan suyla dolar. Dolu kovalardaki suyun yerçekimi ağırlığı, tekerleğin diğer tarafındaki boş kovalar daha hafif hale geldikçe tekerleğin merkezi ekseni etrafında dönmesine neden olur.
Bu tür su çarkı, çıktıyı iyileştirmek için yer çekimini ve suyun kendisini kullanır, bu nedenle üstten atışlı su çarkları, suyun neredeyse tamamı ve ağırlığı çıkış gücü üretmek için kullanıldığından alttan atışlı tasarımlardan çok daha verimlidir. Ancak daha önce olduğu gibi, suyun enerjisi çarkı döndürmek için yalnızca bir kez kullanılır, ardından suyun geri kalanıyla birlikte akar.
Üstten su çarkları bir nehir veya derenin üzerine asılır ve genellikle tepelerin yamaçlarına inşa edilir ve 5 ila 20 metre arasında düşük bir kafa (tepedeki su ile alttaki nehir veya dere arasındaki dikey mesafe) ile yukarıdan su temini sağlar. Küçük bir baraj veya bent inşa edilebilir ve hem suyun çarkın tepesine kanalize edilmesi hem de hızının artırılması için kullanılabilir ve bu da ona daha fazla enerji verir ancak çarkın dönmesine yardımcı olan şey hızından ziyade suyun hacmidir.
Genellikle, aşırı su çarkları, suyun yerçekimi ağırlığının çarkı döndürmesi için mümkün olan en büyük baş mesafesini sağlamak için mümkün olduğunca büyük yapılır. Ancak, büyük çaplı su çarkları, çarkın ve suyun ağırlığı nedeniyle daha karmaşık ve yapımı daha pahalıdır.
Bireysel kovalar suyla doldurulduğunda, suyun yerçekimi ağırlığı tekerleğin su akış yönünde dönmesine neden olur. Dönme açısı tekerleğin tabanına yaklaştıkça, kovanın içindeki su aşağıdaki nehre veya dereye boşalır, ancak arkasında dönen kovaların ağırlığı tekerleğin dönme hızını sürdürmesine neden olur. Boş kova, daha fazla suyla doldurulmaya hazır bir şekilde tekrar tepeye çıkana kadar dönen tekerleğin etrafında dönmeye devam eder ve döngü tekrar eder. Aşırı su çarkı tasarımının dezavantajlarından biri, suyun çarkın üzerinden akarken yalnızca bir kez kullanılmasıdır.
Pitchback Su Çarkı Tasarımı
Pitchback Su Çarkı Tasarımı, çarkı döndürmek için suyun yerçekimi ağırlığını kullandığı için önceki overshot su çarkının bir çeşididir, ancak aynı zamanda ekstra bir itme sağlamak için altındaki atık suyun akışını da kullanır. Bu tür su çarkı tasarımı, çarkın tepesine yakın bir yerden su sağlayan düşük kafalı bir besleme sistemi kullanır.
Suyu doğrudan çarkın üzerinden akıtarak çarkın su akış yönünde dönmesini sağlayan üstten su çarkının aksine, eğimli su çarkı suyu bir huni vasıtasıyla dikey olarak aşağıya doğru besler ve alttaki kovaya akıtarak çarkın üstteki suyun akış yönünün tersine dönmesini sağlar.
Önceki taşan su çarkında olduğu gibi, kovalardaki suyun yerçekimi ağırlığı çarkın dönmesine neden olur ancak saat yönünün tersine. Dönme açısı çarkın dibine yaklaştığında, kovaların içinde sıkışan su aşağıya boşalır. Boş kova çarka bağlandıkça, tekrar yukarıya çıkıp daha fazla suyla doldurulmaya hazır olana kadar çarkla birlikte dönmeye devam eder ve döngü tekrarlanır.
Bu seferki fark, dönen kovadan boşaltılan atık suyun, alttan su çarkı prensibine benzer şekilde, dönen çarkın yönünde akmasıdır (gidecek başka yeri olmadığı için). Bu nedenle, eğimli su çarkının başlıca avantajı, çarkı merkezi ekseni etrafında döndürmek için suyun enerjisini iki kez, bir kez yukarıdan ve bir kez aşağıdan kullanmasıdır.
Sonuç olarak, su çarkı tasarımının verimliliği, hem gelen suyun yerçekimi ağırlığı hem de kovalara yukarıdan yönlendirilen suyun kuvveti veya basıncı ve kovalara doğru iten atık suyun akışı tarafından tahrik edildiği için suyun enerjisinin %80'inden fazlasına kadar büyük ölçüde artırılmıştır. Ancak eğimli su çarkının dezavantajı, çarkın hemen üzerinde oluklar ve oluklar bulunan biraz daha karmaşık bir su temini düzenlemesine ihtiyaç duymasıdır.
Göğüsten Atılan Su Çarkı Tasarımı
Breastshot Su Çarkı Tasarımı, suyun kovalara aks yüksekliğinin yaklaşık yarısına kadar veya hemen üstüne girdiği ve daha sonra çarkların dönüş yönünde alttan dışarı aktığı dikey olarak monte edilmiş bir başka su çarkı tasarımıdır. Genellikle, breastshot su çarkı, su başının yukarıdan bir overshot veya pitchback su çarkı tasarımını çalıştırmaya yetmediği durumlarda kullanılır.
Buradaki dezavantaj, suyun yerçekimi ağırlığının, daha önce yarım dönüş için kullanılan dönüşün aksine, yalnızca yaklaşık dörtte biri için kullanılmasıdır. Bu düşük kafa yüksekliğinin üstesinden gelmek için, su çarkı kovaları, sudan gereken potansiyel enerji miktarını çıkarmak için daha geniş yapılır.
Göğüsten atışlı su çarkları, çarkı döndürmek için suyun yaklaşık aynı yerçekimi ağırlığını kullanır ancak suyun baş yüksekliği tipik bir üstten atışlı su çarkının yaklaşık yarısı kadar olduğundan, kovalar, kovalarda tutulan suyun hacmini artırmak için önceki su çarkı tasarımlarından çok daha geniştir. Bu tür tasarımın dezavantajı, her kova tarafından taşınan suyun genişliğinde ve ağırlığında bir artış olmasıdır. Geriye doğru eğimli tasarımda olduğu gibi, göğüsten atışlı çark, su çarkı suyun enerjisini iki kat kullanır çünkü su çarkı, atık suyun akış aşağı doğru akarken çarkın dönmesine yardımcı olmasına izin vererek suyun içinde oturacak şekilde tasarlanmıştır.
Su Çarkı Kullanarak Elektrik Üretin
Tarihsel olarak su çarkları un, tahıl ve diğer mekanik görevler için kullanılmıştır. Ancak su çarkları ayrıca Hidroelektrik sistemi adı verilen elektrik üretimi için de kullanılabilir. Su çarklarının dönen şaftına doğrudan veya dolaylı olarak tahrik kayışları ve kasnaklar kullanılarak bir elektrik jeneratörü bağlandığında, su çarkları güneş enerjisinin aksine günde 24 saat sürekli güç üretmek için kullanılabilir. Su çarkı doğru şekilde tasarlanırsa, küçük veya "mikro" bir hidroelektrik sistemi ortalama bir evdeki aydınlatma ve/veya elektrikli cihazları çalıştırmak için yeterli elektrik üretebilir.
Nispeten düşük hızlarda optimum çıkışını üretmek üzere tasarlanmış Su Çarkı Jeneratörlerini arayın. Küçük projeler için, küçük bir DC motor düşük hızlı jeneratör veya otomotiv alternatörü olarak kullanılabilir ancak bunlar çok daha yüksek hızlarda çalışmak üzere tasarlanmıştır, bu nedenle bir tür dişli gerekebilir. Bir rüzgar türbini jeneratörü, düşük hızlı, yüksek çıkışlı çalışma için tasarlandığından ideal bir su çarkı jeneratörüdür.
Evinizin veya bahçenizin yakınında kullanabileceğiniz oldukça hızlı akan bir nehir veya dere varsa, o zaman küçük ölçekli bir hidroelektrik sistemi, "Rüzgar Enerjisi" veya "Güneş Enerjisi" gibi diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına göre daha iyi bir alternatif olabilir, çünkü çok daha az görsel etkiye sahiptir. Ayrıca rüzgar ve güneş enerjisi gibi, yerel elektrik şebekesine bağlı şebekeye bağlı küçük ölçekli bir su çarkı tasarımlı üretim sistemiyle, ürettiğiniz ancak kullanmadığınız tüm elektrik, elektrik şirketine geri satılabilir.
Hidro Enerji hakkındaki bir sonraki eğitimde, hidroelektrik üretimi için su çarkı tasarımımıza ekleyebileceğimiz mevcut farklı türbin tiplerine bakacağız. Su Çarkı Tasarımı ve suyun gücünü kullanarak kendi elektriğinizi nasıl üreteceğiniz hakkında daha fazla bilgi edinmek veya mevcut çeşitli su çarkı tasarımları hakkında daha fazla hidro enerji bilgisi edinmek veya hidro enerjisinin avantajlarını ve dezavantajlarını keşfetmek için, elektrik üretmek için kullanılabilen su çarklarının prensipleri ve yapısı hakkında bugün Amazon'dan kopyanızı sipariş etmek için Buraya Tıklayın.
Gönderi zamanı: 25-Haz-2021
