От водного колеса до турбиныВодяное колесо или турбина преобразуютэнергию потока воды во вращательное движение. Первые водяные колеса былиподливными, т. е. Нижняя половина колеса просто погружалась в поток. Кпд такихколес составлял только 30 . Наливные колеса, в которых поток воды натекает наверхнюю часть колеса, имеют кпд 70-90 , что близко к кпд современных турбин. Во второй половине 19 века водяные колесасменились турбинами.Турбины бывают - активные- реактивные- осевые- для активных турбин требуется высокийнабор воды. Падающая вода направляется в сопло и истекает из него в видевысокоскоростной струи, с силой ударяющей в ковши на внешней стороне колеса.Реактивная турбина работает по принципу сегнерова колеса, которое вращается засчет реакции вытекающей струи.
Осевая турбина имеет рабочее колесо споворотными лопастями, расположенное внутри трубы большого диаметра.Гидроэлектрическиесхемы и энергия приливов.Большая часть гидротурбин приводится вдействие энергией воды прикрытой плотинами рек, протекающей по гористойместности.
Турбины вращают генераторы электрического тока. В гористых странахгидроэлектростанции производят дешевую энергию, не загрязняя окружающую среду.В США четвертая часть электрической энергии производится гидроэлектростанциями,тогда как в Великобритании гидроэлектростанции производят существенноеколичество энергии только на севере Шотландии.Значительные ресурсы гидроэнергииостаются неиспользованными например, Фрейзер в Канаде может давать 8700 МВт, аБрахмапутра в Индии 20000 МВт. Система Енисей-Ангара в настоящее времявырабатывает 11000 МВт, а неиспользованные ресурсы этой системы составляют 53000МВт. Гидротурбины могут также работать прималом напоре воды, создаваемом приливом.
Единственная промышленная приливнаястанция работает в устье Ранс на севере Франции. Перепад уровней, создаваемыйприливом, колеблется очень широко от 2 см на Таити до 15 м в заливе Ф нди навостоке Канады.Если перепад уровней приближается к верхнему пределу, тостроительство приливной гидроэлектростанции целесообразно.
Необходимо как-то увязывать времяприливов и пики нагрузки, иначе приливные электростанции будут достигать полноймощности в полночь, когда электрическая нагрузка минимальна.Чтобы избежатьэтого, можно разделить водохранилище станции на два верхнее водохранилище,которое наполняется от среднего до высокого уровня прилива, и нижнееводохранилище, которое опорожняется от среднего до нижнего уровня прилива.Такая схема позволяет непрерывно поддерживать разность уровней.
Другой путь состоит в использованииверхнего водохранилища в качестве резервной питающей системы. В этом случае,когда потребление энергии уменьшается, электроэнергия, производимая обычнымиэлектростанциями, затрачивается на перекачивание воды из нижнего водохранилища,в верхнее.Когда же потребление электроэнергии возрастет, вода перепускается изверхнего водохранилища в нижнее и электроэнергия вырабатывается, как в обычнойэлектростанции. В такой схеме, помимо генерирования электроэнергии производитсяее накопление в больших количествах.Использованиеэнергии ветраИспользование ветра для производстваэнергии пока малоэффективно.
Несмотря на огромные ресурсы такой энергии,проблема экономичного ее использования еще не решена.Энергия, поступающая на ветряныемельницы, пропорциональна кубу скорости ветра и площади, ометаемой крыльямимельницы.Предельный кпд составляет 59 , на практике же он достигает лишь 45 . Подсчитано, что производство электроэнергии с использованием энергии ветраможет конкурировать с ядерной энергией только в том случае, если средняяскорость ветра будет выше 32км ч. но на Земле не много мест с такими ветрами,поэтому, преобразуя энергию ветра, можно удовлетворить не более 1 потребностив электрической энергии.В этой связи предпочтительнее, какпоказывает практика, использовать энергию морских волн, образуемых ветром.Ветры, дующие на пространствах океана, вызывают волны, обладающие большимзапасом энергии.
Волны могут служить источником энергии.
Перспективнаяконструкция с поплавками разработана Солтером в Эдинбургском университете.Поплавки, двигаясь вверх-вниз при прохождении волны, приводят в движениенасосы, которые нагнетают воду, а та поступает в турбину, вырабатывающуюэлектроэнергию.ВидытурбинТ урбина 16 века использовавшая энергиюдвижущейся воды, применялась для привода ирригационных насосов.Вращениетурбины передавалось колесу с зубьями только на половине длины окружности.Цевочные колеса, вращаясь поочередно в противоположных направлениях, приводилив возвратно-поступательное движение колесо насоса.
Автоматические клапаныпозволяли всасывать воду в один цилиндр и выпускать ее из другого.Турбины гидроаккумулирующихэлектростанций производят электроэнергию только в часы пиковых нагрузок, аостальное время служат гидроприводами насосов, перекачивающих воду вводохранилище перед плотиной. Реактивная водяная турбина вращаетэлектрогенератор.Когда центробежные насосы отключены, гидроагрегат работаеткак обычный генератор.
Если ввести в действие соединительную зубчатую муфту,водяная турбина выведет насос на рабочие обороты. Генератор подключится ксетевому питанию и начнет работать, как электродвигатель.Клапан турбинызакроется, а клапан насоса откроется. Вода начнет перекачиваться вводохранилище, увеличивая запас, необходимый для последующей работыгидроагрегата в режиме производства электроэнергии.Существуют три типа гидротурбин 1. Неподвижные лопатки реактивной турбиныФренсиса устанавливаются так, чтобы струи воды ударяли лопатки ротора покасательной, вода из турбины вытекает вниз.2. Вколесе Пелтона, или активной турбине, вода истекает из сопла и ударяет поковшеобразным лопастям колеса, при этом она отбрасывается назад.3. Лопастиосевой турбины Каплана напоминают лопасти судового гребного винта.Л цей Пол граф ст РефератЗ ф зики на тему Сучасн досягнення в г дробудуванн Учениц 10-А класуЛ цею Пол граф ст Гор во ОльгиПлан1. От водяного колеса до турбины2. Гидроэлектрическиесхемы и энергия приливов3. Использованиетурбинами энергии ветра4. Видытурбин5. Типытурбин.