Экспериментальное исследование характеристик турбины.

Для проведения эксперимента и измерения параметров турбины была собрана установка, изображённая на рисунке (см. приложение 1):

рис. 3. Схема установки для измерения характеристик турбины.

Установка состоит из трубы длинной h₁=1,4 м и внутренним диаметром d₁=0,034 м, запорного крана, турбины с внутренним диаметром выходного отверстия d₂ =0,011м. Для измерения параметров турбины: силы тока и напряжения, труба была наполнена водой доверху, а к генератору был присоединён вольтметр, а затем амперметр. Через 18 секунд, когда показания вольтметра стали равны нулю, с помощью измерительного цилиндра был измерен остаточный объём жидкости. Он составил 650 мл, а высота столба при этом равнялась 71 см.

Результаты измерения силы тока и напряжения(см. приложение 2) представлены на рис. 4.

рис. 4. Зависимость силы тока и напряжения турбины на холостом ходу от времени истечения жидкости

Мощность была рассчитана по формуле P = IU в программе Microsoft Excel. График зависимости представлен на рис. 5.

Одной из важнейших характеристик энергетических установок является КПД η. Для расчёта КПД необходимо знать полезную работу А и затраченную Е.

Полезная работа , а затраченную работу можно находить по формуле  , тогда

 

Расчёт η даёт значение 2,13%, что, несомненно, является очень малым для КПД.

рис. 5. Зависимость мощности от времени истечения жидкости.

                    

Выводы

Основными энергетическими параметрами турбины являются мощность и КПД. В проекте был проведён эксперимент, в котором была сымитирована работа ГЭС. Были измерены сила тока и напряжение турбины на холостом ходу в зависимости от времени истечения воды. Построены графики зависимости мощности, силы тока и напряжения. Проведены расчёты мощности, работы, энергии и КПД турбины. Предельное давление, при котором турбина вырабатывает электрический ток, составило 7 кПа.

Заключение.

Энергетика очень важна для человечества и использовалась с глубоких времён. Современная гидроэнергетика - экономичный и экологически безопасный способ получения электроэнергии. Малая гидроэнергетика идёт в этом направлении ещё дальше. Сегодня для работы ГЭС на реках созданы водохранилища, но пока людям служит небольшая часть гидроэнергетического потенциала Земли. Работа  ГЭС основана на превращении кинетической энергии движения воды в электрическую с помощью гидротурбины. Основными показателями эффективности работы гидроэлектроустановки являются вырабатываемая ею мощность и КПД. В работе был проведён эксперимент, в котором была сымитирована работа ГЭС. Были измерены силы тока и напряжение турбины на холостом ходу в зависимости от времени истечения воды, проведён расчёт мощности и КПД турбины при изменении давления воды. По полученным данным  построены графики зависимости силы тока, напряжения и мощности от времени, рассчитаны работа, энергия и КПД турбинной установки. Предельное давление выработки тока турбины составило 7 кПа. Для эффективного использования ГЭС на малых реках необходимо дальнейшее исследование этого вопроса.

Таким образом, были проведены анализ развития и современного уровня технического состояния гидроэлектростанций, описаны физические принципы работы гидроэлектростанций, рассмотрены основные конструктивные особенности ГЭС, проведено экспериментальное исследование получения электрической энергии с помощью турбины, рассчитаны основные параметры турбины, получены зависимости характеристик турбины.

 

 

Библиографический список.

1. Обухов С.Г. Системы генерирования электрической энергии с использованием возобновляемых энергоресурсов: учебное пособие. Изд-во Томского политехнического университета, 2008.

2. Пономаренко А.С. Классификация и перспективы минигидроэлектростанций. Научный журнал КубГАУ, №89(05),2013.

3. Касымбеков Ж.К., Искакова А.С. Использование малой ГЭС как источника альтернативного электроснабжения. Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева.

4. Брызгалов В.И, Гордон Л.А. Гидроэлектростанции: учебное пособие. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002.

5. Василий Горбунов. История энергетики [Электронный ресурс]: блог об энергетике//URL: https://energoworld.ru/blog/istoriya-energetiki/ (дата обращения: 28.03.2018)

6. Источники энергии – история и современность[Электронный ресурс]//URL: https://ecoteco.ru/library/magazine/zhurnal-211/tehnologii/istochniki-energiiistoriya-i-sovremennost (дата обращения: 28.03.2018)

7. Затеев В.Б. Введение в специальность гидроэлектроэнергетика: учебное пособие. Саяногорск: СШФ СФУ, 2007.

8. Михайлов Л.П., Фельдман Б.Н., Марканова Т.К. Малая гидроэнергетика. М.: Энергоатомиздат, 1989.

9. Нетрадиционные источники энергии и их влияние на окружающую среду[Электронный ресурс]// URL: http://www.newreferat.com/ref-25217-2.html (дата обращения: 28.03.2018)

10. Расход воды через трубу при нужном давлении[Электронный ресурс]//URL: https://hitropop.com/voda/normy/rashod-pri-davlenii.html (дата обращения: 28.03.2018)

11. Зависимость давления жидкости от скорости ее течения[Электронный ресурс]//URL:   http://tepka.ru/fizika/5.13.html(дата обращения: 28.03.2018)

 

 

Приложение 1