Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Традиционное использование энергии естественных потоков
Энергия естественного потока обуславливается двумя составляющими — его извлекаемой потенциальной энергией, определяемой разностью начального и конечного уровней участка русла, и кинетической энергией, определяемой скоростью этого потока в той или иной точке. Эти энергии взаимосвязаны — именно разность уровней вызывает течение потока и, следовательно, определяет его кинетическую энергию. В традиционной гидроэнергетике используются оба вида энергии — одновременно или по отдельности, а также с преобразованием из одной формы в другую. При непосредственном использовании потенциальной энергии создаётся перепад уровней (как правило, с помощью плотины), и вода с верхнего уровня поступает в ковши, прикреплённые к цепи или установленные на колесе. Вся работа совершается за счёт веса воды в этих ковшах при опускании их к нижнему бьефу установки. Если нагрузка мала, установка вертится быстрее и ковши не успевают заполняться до краёв. При возрастании нагрузки ход замедляется и увеличивается заполнение ковшей, а в результате автоматически возрастает и вращающий момент. Плюсом является возможность практически полностью утилизировать всю потенциальную энергию воды. Минусом, помимо необходимости строить плотину, является сложность и ненадёжность цепной конструкции, а случае использования колеса — большие потери или необходимость довольно сложной механики управления наклоном ковшей. Поэтому используется другой вариант — создаётся свободно падающая струя, в которой потенциальная энергия преобразуется в кинетическую, а внизу ставится колесо или турбина, воспринимающие уже эту кинетическую энергию струи (точнее, её скоростной напор). Такие установки получаются технологичнее, дешевле и надёжнее предыдущего варианта, однако здесь почти всегда неизбежны огромные непроизводительные потери падающей воды.
Если падающую струю заключить в трубу, то непроизводительные потери можно существенно сократить. А если при этом сечение трубы сделать обратно пропорциональным скорости струи в соответствующем месте (исходя из расхода воды в режиме без нагрузки), то потери будут сведены к минимуму и эффективность будет сравнима с непосредственным использованием потенциальной энергии воды, причём сохранятся простота и надёжность схемы с нижней установкой гидроагрегата, использующей скоростной напор. В случае возрастания нагрузки гидроагрегат начинает тормозить струю, и на него воздействует уже не только уменьшающийся скоростной напор, но и возрастающее гидростатическое давление накапливающейся в подающей трубе воды — вплоть до напора водяного столба, соответствующего полной высоте плотины. Но здесь, помимо самого строительства плотины, есть ещё одна проблема. Дело в том, что при непредвиденной резкой остановке гидроагрегата в подающей трубе может возникнуть мощнейший гидроудар. Наглядной иллюстрацией этому является трагическая авария на Саяно-Шушенской ГЭС. Свободно-поточный гидроагрегат, представляющий собой колесо с полупогружными лопастями, конечно, использует и кинетическую энергию потока, вращаясь под действием скоростного напора. Однако если нагрузка возрастает и колесо замедляет ход, происходит то же самое, что можно наблюдать вокруг лопасти весла при гребле: с той стороны, где поток набегает на лопасть, вырастает «горб» (часть кинетической энергии потока преобразуется в потенциальную), а за лопастью образуется «впадина» за счёт гидродинамического подсоса жидкостью, ускоренно обтекающей нижний край лопасти. Получившаяся вокруг лопасти разность уровней обеспечивает дополнительное усилие, вращающее колесо. Скорость и сечение потока до и после такого колеса при этом могут быть практически одинаковы. Наконец, полностью погружённый свободно-поточный гидроагрегат приводится в действие только скоростным напором потока, то есть работает за счёт его кинетической энергии. Правда, в этом случае для получения вращения эффективны только винтовые конструкции или конструкции с изменяемым положением лопастей. Минусом здесь является замедление потока при отборе его кинетической энергии, а значит, выход такого гидроагрегата должен иметь бóльшее сечение, чем его вход — в столько же раз, во сколько замедлился поток.
Для всех способов, использующих потенциальную энергию, минусом является необходимость строительства плотины со всеми сопутствующими этому огромными проблемами. Плюс же их в том, что теоретически они способны полностью использовать всю энергию, обеспечиваемую располагаемым перепадом уровней, при этом соотношение скоростей потока в верхнем и нижнем бьефе может быть любым. Дополнительный плюс — водохранилище, которое в таких случаях имеется почти всегда, позволяет аккумулировать и регулировать водосброс, в значительной степени компенсируя его естественную неравномерность. У свободно-поточных агрегатов плюс заключается в отсутствии необходимости строить дорогую и потенциально опасную плотину, теряя под водохранилищем наиболее плодородные и обжитые приречные земли. А минусом является принципиальная невозможность извлечь всю кинетическую энергию потока, поскольку в таком случае поток придётся полностью остановить, и это будет уже не поток! Кроме того, чтобы пропустить весь объём воды, который, естественно, не изменяется, сечение русла после такого гидроагрегата должно быть больше сечения русла до него — во столько же раз, во сколько замедляется поток. Впрочем, это актуально только тогда, когда подобный гидроагрегат перекрывает существенную долю русла и тем самым создаёт заметный подпор потока. Если сечение агрегата намного меньше сечения русла, это осуществляется автоматически и внешне почти незаметно за счёт перераспределения скоростей воды вокруг агрегата. Эффект Трещалова Почему я связываю эффект, который является прямым следствием известных уже много веков физических закономерностей, с именем Трещалова? Потому что именно он рассмотрел и проанализировал этот эффект как отдельное самостоятельное явление. И это имеет вполне конкретные технические последствия, а не является очередной никому ненужной «сферической лошадью в вакууме», изобретённой ради получения учёной степени.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2022-09-03; просмотров: 24; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.118.126.241 (0.006 с.) |