Hidrolik kafa, bir enerji ölçümü, nehirler, akarsular veya göllerdeki suda. Akan bir su kütlesindeki su seviyesini temsil eder. Basitçe söylemek gerekirse, bir noktanın üzerindeki bir su sütununun yüksekliğini ölçer ve genellikle metre (veya ABD'de fit) olarak ifade edilir. Su seviyesi veya hidrolik basınç daha yüksek olduğunda, o belirli konumda enerji mevcuttur.
Tesislerde, kullanılan enerji miktarı, rezervuardaki yukarı akış su seviyesi ile barajın altındaki aşağı akış kuyruk suyu seviyesi arasındaki farka bağlıdır. Burada bahsedilen ayrım, hidrolik kafa farkı olarak adlandırılır. Türbinler ve jeneratörler kullanılarak elektriğe dönüştürülebilen enerji miktarı. Yapılan hesaplamalar mesafe dışında basınç kayıpları adı verilen çeşitli kayıpların da enerji kullanımını etkilediğini ortaya koymaktadır.
Çünkü rezervuardaki su daha yukarıda olduğundan, kuyruk yarışındaki sudan daha fazla yatay yerçekimi potansiyel enerjisine sahiptir. Aşağıya doğru gelen rezervuar suyunun yerçekimi potansiyel enerjisi su boruları türbinleri hareket ettirmek ve elektrik üretmek için gereken enerjinin yaratılmasına yol açar. Bernoulli denklemini kullanarak, prosedür burada tasvir edilmiştir. Genellikle, bir Hidrolik yük bir yerçekimi enerji birimine eşittir – bu durumda su depolaması olacaktır.
Hidroelektrik güç denklemi, tahmini kullanılabilir gücü vermek için hidrolik baş değerini kullanır. Bu faktör, aşağıdaki şekilde temsil edilen denklemde rol oynar:
P = ρQgΔh
Nerede:
- P – Gücün hesaplanma hızı ve ölçümler saniye başına joule olarak ifade edilir ve W olarak bilinir.
- Δh – Baraj veya türbin boyunca ölçülen metre cinsinden hidrolik basınç farkını temsil eder.
- ρ – Sıvının kg/m3 olarak ölçülen yoğunluğuna bağlıdır.
- Q – Suyun hacimsel debisini veya akış hızını metre/saniye (m3/s) olarak ifade eder.
- g – Yer çekimi ivmesini temsil eder ve metre/saniye kare cinsinden ölçülür.
Bu denklem şunu ifade eder: Basınçtaki daha büyük fark, rezervuarlarda depolanan mekanik enerji potansiyeline yol açar.
Hidrolik Kafa Çeşitleri
Barajlar, hidrolik baş farklarına göre üç sınıfa ayrılır; orta ve düşük. Bu hidrolik baş tipleri hakkında daha fazla ayrıntı daha sonra tartışılacaktır.
1. Yüksek Baş
Bir olduğunda Baş yüksekliği farkı yüz metreden fazla yüksek kafa olarak bilinir. Öncekinden farklı olarak, bu tesiste akan su genellikle çevresinden daha yükseklerden çekilir, bu da benzer enerjiyi üretmek için daha az hacim gerektirdiği anlamına gelir. Su bu tür sistemlerden akarken yüksek bir hızda akmaz ve bu nedenle küçük türbinler gerekir.
Suyun ayrıca uzun bir penstok kullanarak belirli bir mesafe kat etmesi gerekir, çünkü daha kısa bir türbin ve daha dar bir penstok bile verimliliği azaltan hava ceplerinin oluşmasına yol açacaktır. Çoğu zaman, büyük hidroelektrik santralleri yüksek ve orta kafalara aittir.
2. Orta Baş
Orta kafa sistemlerinde, yükseklik farkı 10 ila 100 metre arasında değişmektedir. Orta kafalı bir barajdaki penstok dikkate alındığında, yüksek kafalı bir baraja kıyasla daha az yükseklik düşüşü vardır. Bu tür barajlar, önemli miktarda sudan ve söz konusu suyun büyük bir yükseklik kaybından yararlanır.
3. Alçak Baş
Sistemler normalde şu özelliklere sahiptir: 10 metreden az of alçak başlı Barajlar. Bu nedenle, düşük düşülü hidro türbinler genellikle nehirlerin önemli bir yükselme olmadan hareket ettirilmesini gerektiren nehir akış sistemleri gibi işlemlerde uygulanır.
Tipik bir düşük kafalı sistem çok fazla su taşır, bu nedenle su enerjisini verimli bir şekilde güce dönüştürmek için daha büyük türbinlere ihtiyaç vardır. Daha az suyun depolanması gerektiğinden bu tesisler için su barajı gerekmez.
Ayrıca Oku: Hidroelektrik Enerjisinin 5 Büyük Avantajı ve Dezavantajı
Hidrolik Basınç Kayıpları
Bu kayıplar Borular içindeki sürtünmeden dolayı meydana gelir. Bu baş kayıplarını hesaba katmak, sudaki enerji miktarını azaltır. Kayıpları hesaba katan bir baş için bu ayarlanmış değere etkili baş denir.
Etkin basınç, brüt basınçtan tüm basınç kayıpları çıkarıldığında elde edilen değere eşittir. Tüm hidroelektrik tesisleri, büyük ve küçük basınç kayıpları olarak ikiye ayrılan basınç kayıpları üretir. Daha sonra hidrolik basınç kayıpları ölçülür, hesaplanır ve hidrolik basınçla eşit bir şekilde ifade edilir, örneğin su sayacının eşdeğer yüksekliği açısından. Bu, toplam brüt güçten, baş kaybı nedeniyle boşa harcanan gücün çıkarılmasını gerektirir; daha sonra kişi çizebileceği gerçek net gücü elde eder. Denklem şu şekilde gösterilebilir:
Pnet = Pbrüt- Pkayıp
Ayrıca Oku: Konvansiyonel Hidroelektrik Santrali Nedir?
Baş Kaybı Türleri
Basınç kayıplarının çeşitleri şunlardır:
Büyük baş kayıpları: Büyük basınç kayıplarının büyük çoğunluğu borulardaki sürtünmeden kaynaklanır ve bunlar örneğin boru hattının uzun mesafelerinde, örneğin basınç borularında meydana gelir.
Küçük baş kayıpları: Sürtünme kaynaklı olanlar dışında herhangi bir küçük baş kaybı kaynağı. Esasen, bir borunun büküldüğü veya suyun hareketinin değiştiği herhangi bir yer, küçük kayıp adı verilen bir tür kayba sahiptir.
Ancak, isimlerinin çağrıştırdığından farklı olarak, büyük basınç kayıplarının küçük basınç kayıplarından daha az olduğu, ancak bunların toplanarak bir hidrolik barajın toplam güç çıkışını belirlediği durumlar da vardır.
Okumalısınız: Hidrolik Çatlatma Nedir?
