Производство электроэнергии с использованием возобновляемых источников энергии, таких как ветер и вода, является потребностью времени из-за растущей проблемы изменения климата и глобального потепления. Машина, которая использует энергию движущейся воды и преобразует ее в механическую энергию или электричество известно как водяная турбина.
Он был изобретен в 19 веке и использовался в основном для помола зерна и перекачивания воды. Сейчас он в основном используется для выработки электроэнергии путем строительства плотин. Эффективность современных водяных турбин превышает 90%.
Компоненты водяной турбины
Водяная турбина состоит из основных элементов, а именно: отсасывающей трубы, рабочего колеса, спирального корпуса, стоек, лопастей стоек и направляющих щитков.
1. Вытяжная труба
Отсасывающая труба представляет собой конусообразную трубу, соединенную с рабочим колесом турбины. Она расположена в нижней части турбины и помогает направлять поток воды от турбины.
2. Бегун
Бегунок — это вращающийся компонент с лопастями. Бегунок находится в постоянном движении из-за потока воды. Когда бегунок вращается, он становится генератором, который вырабатывает электричество. Бегуну нужна хорошая конструкция, чтобы хорошо работать.
3. Чехол для свитков
Корпус спирального вентилятора представляет собой вогнутую оболочку, которая охватывает рабочее колесо турбины и калитки. Он направляет поток воды на лопасти и предотвращает его прямое попадание на лопасти.
4. Пребывание
Это планки, которые соединяют калитку с бегунком. Они удерживают ворота на месте и равномерно распределяют их вес.
5. Лопасти стоек
Это вертикальные планки, прикрепленные к стойкам. Они помогают направлять воду к центру бегуна, обеспечивая плавный поток по лопастям.
6. Калитки
Они размещаются на рабочем колесе турбины для управления потоком воды на лопасти. Они защищают лопасти от прямого удара и повреждения. Регулятор управляет открытием и закрытием калиток на основе вырабатываемой электроэнергии. Когда требуется больше электроэнергии, ворота открываются, чтобы обеспечить больший поток воды, и наоборот.
Характеристики водяной турбины
При выборе водяной турбины для конкретных целей применения необходимо учитывать различные характеристики, которые перечислены ниже:
- Эффективность: Обычно он колеблется в пределах 85–90%. Отношение выходной мощности к входной мощности называется КПД.
- Производительность: Единица измерения — галлоны в минуту (gpm). Она определяется путем оценки количества воды, которое может протекать через нее за секунду.
- Глава: Напор — это высота воды над турбиной, которая колеблется от 10 до 1000 футов (около 304.8 м).
- Давление: Поток воды через турбину — это давление воды, которое измеряется в фунтах на квадратный дюйм (psi).
- Рабочая температура: Температура является важным параметром при выборе подходящей водяной турбины, поскольку они рассчитаны на работу в диапазоне температур до 120 градусов по Фаренгейту.
Читайте также: Что такое турбина Каплана?
Типы водяных турбин
Существует два основных типа водяных турбин: импульсные и реактивные.
1. Реакционная турбина
Реагируя на силу давления и текущую воду, Энергия вырабатывается реактивными водяными турбинами. Когда вода проходит мимо турбины, ее давление, скорость и направление изменяются, эффективно используя ее энергию. Когда вода течет по лопастям, она создает давление, которое приводит к возникновению мощной силы, толкающей переднюю и заднюю части лопастей. Эта сила заставляет бегунок вращаться, создавая крутящий момент и инициируя вращение.
2. Импульсная турбина
Скорость струи воды изменяется с помощью импульсных турбин., которые заставляют струю оказывать силу на изогнутые лопатки турбины, тем самым изменяя направление потока. Импульс импульса создает сильный толчок на лопатках турбины. В импульсной турбине давление жидкости, которая течет по лопаткам ротора, остается постоянным, в результате чего вся выходная работа напрямую связана с изменениями кинетической энергии жидкости.
Также см: Что такое вертикально-осевая ветровая турбина (VAWT)?
Применение водяной турбины
Поскольку гидротурбина является возобновляемым источником энергии для производства электроэнергии, она находит различное применение в различных дисциплинах, которые перечислены ниже:
- Используется в Гидроэлектростанции, так как они помогают вырабатывать электроэнергию, используя поток воды.
- В системах орошения водяные турбины могут использоваться для перекачивания воды с нижних на верхние высоты. Это особенно полезно в крутых районах, где водоснабжение является проблемой для фермеров.
- Турбины на водоочистных сооружениях могут эффективно использоваться для для перекачки воды.
Преимущества и недостатки водяных турбин
Водяные турбины имеют как преимущества, так и недостатки, которые необходимо учитывать при выборе турбины.
Преимущества:
- Он относительно более эффективен, чем другие способы производства электроэнергии.
- Имеет различные отрасли применения.
- Техническое обслуживание и эксплуатация стали проще.
- Обеспечить нулевой уровень выбросов.
Минусы:
- Установка стоит дорого.
- Он создает шум, поэтому с ним необходимо правильно обращаться.
Должен прочитать: Что такое ветровые турбины с переменной скоростью?
