A vízkerék lapátjának optimális szögének meghatározása - alkalmazott és
3. Monson O.W. Armin J.Hill. Túlfutó és jelenlegi vízkerekek // Bulletin 398. Montana State University. USA-ban.
Kirgizisztán egy hegyvidéki ország, ahol nagyszámú folyó és jelentős vízmérleg van. A távoli területeken elterjedt villamosenergia-termelésre széles körben elosztott vízerőművek - a kis folyók víztermelő képességének, hozzáférhetőségének és nagyobb mennyiségének köszönhetően - kis energiaigényűek. Az erőművek túlnyomó többsége a villamosenergia-termelést hidraulikus turbináként használja, és csak kis vízfelszíni kerekeket.
Ez azzal magyarázható, hogy a hidroturbinás kiadott gyártás, széles körben elterjedt, és van egy előnye a forgási sebesség, a megbízhatóság és a gyárthatóság termelés, bár igényel nagy nyomás és sebesség átmenjen rajta a víz, amely korlátozza alkalmazásukat folyók és víztározók, megőrzése, viszonylag vizes egyensúly egész évben. A vízkereket főként szivattyúként használják a víz felemelésére, a mezőgazdasági munkálatok folyóként, alacsony fejjel és sebességgel.
A vízkerekek kis terjedelmének okai a kis sebesség, a nagyméretek és a mechanikai energia kiválasztásának nehézségei. Ugyanakkor, az egyszerűség a tervezés, megfizethető szolgáltatást, a könnyű használat, az alacsony fenntartási költségek felszerelésére csatorna telepíteni, nagy hatékonyságú alacsony fejek és kis sebességgel, hogy széles körben elterjedt a vidéki területeken (síkságok) Kirgizisztán vonzóvá teszi alkalmazásra hidraulikus motor [1, 2].
A vízáramlás kialakítása szerint a víz kerekei függőlegesek és vízszintesek; a vízenergia felhasználásánál - nyomáson és nyomáson, a vízáramlás bevitelére - a felső, középső és alsó bolyhokra. A vízkerék kialakítása feltételesen három részre osztható:
2) A tengelyre erősített kések rögzítésére szolgáló támasz (gerendák);
3) pengék. Általában a hatékonyság (minden típus) a 0.3-0.8 [3] tartományban van.
Ábra. 1. A penge mozgása a vízáramban
Mivel maga az energiaátadás a penge-tartó rendszeren keresztül történik - a tengely, a vízkerék hatékonysága függ a tervezéstől. Ebben az esetben figyelembe vesszük az energia átviteli folyamat (a potenciális és kinetikus) a vízáramlás a lapát - lapát bejárat a víz áramlását és az erők, amelyek azt az áramból, és hogy ellensúlyozza azt. A kések kiszámításakor hosszúkás négyszögek, egyenes oldalakkal.
A vízáram megnyomja a pengét a síkjára merőlegesen, és az a szög között a vízáram és a penge 90 °, amikor a lapát teljesen vagy maximálisan merítjük a vizes áramot [4]. Ezen a ponton előfordul a víz áramlása a lapátra, melyet matematikailag megmutatunk a vízáramba merülő egyetlen penge számára. Az 1. ábrán. 1 a vízáram a vízbe merülő és a körbefolyó vízfelületet érinti. Ezen a ponton a víz áramlása működik, és a pengét egy bizonyos távolságra tolja át. Ez a távolság határozza meg a vízkerék központi tengelyének nyomatékát. Ezenkívül a penge megtámadási szöge a vízáramlással megmutatkozik. A tényezők (tömeg, sebesség és támadási szög) kombinációjából az egyetlen penge hasznos munkája vagy ereje megváltozik, amint azt az alábbiakban tárgyaljuk.
Először is, a vízáramlás által a vízkerék forgatásán végzett munkát a kinetikus energia megváltoztatásával kapjuk meg:
ahol m a vízmennyiséget a penge hatására egy időben, kg-ban; - első vízáramlási sebesség, m / s; - végső vízáramlás m / s; F az u, H lineáris sebességű vízi kerék hajtása.
A vízáramlás változása megegyezik a vízkerék u lineáris sebességével. majd
ahol ρ a víz sűrűsége, kg / m3; l - a penge merítési mélysége, m; s keresztmetszete m2; u a bejövő vízáramlás sebessége; # 8710; t - vízi keréksebesség, s; - A penge megtámadási szöge a vízáramlás irányába.
A (2) képletet a (3) képletre helyettesítve megkapjuk a következőket:
Időt takarít meg T és az egyenlőség mindkét oldalán az u lineáris sebességet (4), akkor a kifejezés a következő formában jelenik meg:
Ez a kifejezés jellemzi a tengelyen keresztül egy generátorhoz továbbított vízkerék egyik lapát hasznos teljesítményét.
Most vegye figyelembe ezt az erőt a vízkerék sebességének szempontjából. Az (5) egyenletből az erő:
ahol a (3) használatával:
.
Az azonos értékek csökkentésével a következőket kapjuk:
.
Megegyezik a penge által a t távolságon átmenő távolsággal t:
.
;
;
,
ahol ω a szögsebesség, rev / s; R a vízkerék sugara, m.
A transzformáció során a szögsebességet kapjuk:
Ábra. 2. A penge szögsebességének függőleges szöge a vízáramhoz viszonyítva
A (7) alapján a penge szögsebességének a vízáramhoz viszonyított szöge függvénye származik (2. A grafikon alapján, amikor a víz áramlása szigorúan merőlegesen érinti a penge felületét, a vízkerék sebessége feltételezi a maximális értéket. Ahogy a támadás szöge csökken, a pengék szögsebessége esik, ahogyan a továbbított erő is. O helyességét támasztja alá az a tény, hogy a kések a legnagyobb a hajlított K.P.D kiviteli alaknál, mint ez az érték eléri a közel 90 ° bármely helyzetében a penge víz kerék kerülete a vizes áramban [5].
Az eddigiekből következően a következő következtetéseket vonhatjuk le:
1. A penge hatékonyan működik, ha a vízáramlás irányába mutató támadási szög a lehető legközelebb 90 fokig terjed. A pengét hajlított alakú formában kell elkészíteni, amely a vízáramlással szemben támadó szög legnagyobb értékét és a továbbított energia legnagyobb értékét adja meg;
2. A szögsebesség növekszik a vízkerék csökkenő sugarával, ami lehetővé teszi a turbina helyett a lassú sebességű generátorok használatát;
3. A vízi kerekek használata alacsony áramlási sebességen és alacsony fejrészeken keresztül biztosítja a villamos energiát, amelyet kis folyók jellemeznek.
Figyeljük figyelmünket a "Természettudományi Akadémia" kiadójában megjelent folyóiratokra,
(A RINC nagy hatású tényezője, a folyóiratok tárgya minden tudományos területet lefedi)
International Journal of Applied és Alapkutatás
Technikai ügyfélszolgálat - [email protected]
Bizenkov M.N. folyóirat ügyvezető titkára - [email protected]
A folyóirat anyagai a Creative Commons licenc "Attribution" 4.0 World alatt állnak rendelkezésre.