Схемы использования водной энергии.

Схемы создания сосредоточенного напора ГЭС
Плотинная		Деривационная
Используется на равнинных реках		Выгодны на горных реках
Русловая	Приплотинная
Здание станции, как и плотина, воспринимает напор и располагается в русле реки.	Весь напор воспринимается плотиной.

 

Каскады гидроэлектростанций и водохранилищ.

Несколько ГЭС, последовательно расположенных на одном водотоке, образуют каскад. Каскады ГЭС позволяют более полно использовать падение реки и ее стока в интересах народного хозяйства.

Схемы насосного аккумулирования энергии.

На ГАЭС устанавливаются или насосы и турбины, или обратимые гидравлические машины, которые могут работать попеременно как насос и как турбина. Механически сочлененные обратимые гидравлическая и электрическая машины составляют обратимый гидроагрегат.

Заполняя ночные провалы и снимая утренние и вечерние пики электрической нагрузки системы, ГАЭС существенно улучшают технические условия работы ТЭС и дают экономию топлива в системе.

Схемы использования энергии приливов.

Приливные электростанции (ПЭС) отличаются от речных ГЭС тем, что их работа определяется космическими явлениями и не зависит от природных условий.

Простейшей является однобассейновая схема использования энергии приливов. При наличии удобного естественного залива или фиорда, который может быть отделен от моря плотиной и зданием ПЭС, он используется в качестве бассейна, наполняемого в часы прилива и опорожняемого в часы отлива. На ПЭС устанавливаются обратимые агрегаты двустороннего действия. Агрегаты могут работать в турбинном и насосном режиме при движении воды и моря в бассейн и из бассейна в море.

Гидравлические турбины.

Классификация гидротурбин.

Гидравлической турбиной называется двигатель, преобразующий энергию движущейся воды в механическую энергию вращения его рабочего колеса. Из закона Бернулли следует, что удельная энергия на входе в рабочее колесо:

;                    (1.33)

на выходе из рабочего колеса:

;                    (1.34)

В зависимости от того, какие из трех членов уравнения Бернулли главным образом использованы в конструкции машины, различаются типы турбин.

Отданная водой рабочему колесу энергия равна разности энергий в потоке до и после рабочего колеса:

;         (1.35)

Мощность турбины:

.

Гидротурбины
Реактивные	Активные
Хотя бы частично используют потенциальную энергию. Процесс преобразования энергии происходит с избытком давления.	Используют только кинетическую энергию потока.
Рабочее колесо располагается в воде, поэтому поток воды отдает энергию равномерно всем лопастям рабочего колеса; Избыточное давление по мере протекания воды по проточному тракту рабочего колеса расходуется на увеличение относительной скорости.
Радиально-осевые; Пропеллерные; Поворотно-лопастные; Двухперовые; Диагональные.	Наиболее распространены ковшовые системы.

 

Низконапорные	Средненапорные	Высоконапорные

 

Малые	Средние	Крупные
при низких напорах;   при высоких напорах; Мощность не более 1000 кВт.	при низких напорах;  при высоких напорах;	Имеют Di и Ni больше, чем средние.

Кавитация.

Кавитация – физическое явление, возникающее в потоке при быстром течении жидкости и ухудшающее энергетические и механические показатели турбин.

Кавитация – местное нарушение сплошности течения с образованием паровых и газовых пузырей (каверн), обусловленное местным падением давления в потоке.

При кавитации возникает характерный шум и вибрация машины. Кавитация снижает КПД, пропускную способность и мощность турбин.