Реферат: От водяного колеса до турбины

Отводного колеса до турбины

Водяноеколесо или турбина преобразуют энергию потока воды во вращательное движение.Первые водяные колеса были подливными, т. е. Нижняя половина колеса простопогружалась в поток. Кпд таких колес составлял только 30%. Наливные колеса, вкоторых поток воды натекает на верхнюю часть колеса, имеют кпд 70-90%, чтоблизко к кпд современных турбин.

Вовторой половине 19 века водяные колеса сменились турбинами. Турбины бывают:

- активные

- реактивные

- осевые

- дляактивных турбин требуется высокий набор воды. Падающая вода направляется всопло и истекает из него в виде высокоскоростной струи, с силой ударяющей в«ковши» на внешней стороне колеса. Реактивная турбина работает по принципусегнерова колеса, которое вращается за счет реакции вытекающей струи. Осеваятурбина имеет рабочее колесо с поворотными лопастями, расположенное внутритрубы большого диаметра.

Гидроэлектрические схемы иэнергия приливов.

Большаячасть гидротурбин приводится в действие энергией воды прикрытой плотинами рек,протекающей по гористой местности. Турбины вращают генераторы электрическоготока. В гористых странах гидроэлектростанции производят дешевую энергию, незагрязняя окружающую среду. В США четвертая часть электрической энергиипроизводится гидроэлектростанциями, тогда как в Великобританиигидроэлектростанции производят существенное количество энергии только на севереШотландии.

Значительныересурсы гидроэнергии остаются неиспользованными: например, Фрейзер в Канадеможет давать 8700 МВт, а Брахмапутра в Индии – 20000 МВт. Система Енисей-Ангарав настоящее время вырабатывает 11000 МВт, а неиспользованные ресурсы этойсистемы составляют 53000 МВт.

Гидротурбинымогут также работать при малом напоре воды, создаваемом приливом. Единственнаяпромышленная приливная станция работает в устье Ранс на севере Франции. Перепадуровней, создаваемый приливом, колеблется очень широко: от 2 см на Таити до 15м в заливе Фёнди на востоке Канады. Если перепад уровней приближается кверхнему пределу, то строительство приливной гидроэлектростанции целесообразно.

Необходимокак-то увязывать время приливов и пики нагрузки, иначе приливные электростанциибудут достигать полной мощности в полночь, когда электрическая нагрузкаминимальна. Чтобы избежать этого, можно разделить водохранилище станции на два:верхнее водохранилище, которое наполняется от среднего до высокого уровняприлива, и нижнее водохранилище, которое опорожняется от среднего до нижнегоуровня прилива. Такая схема позволяет непрерывно поддерживать разность уровней.

Другойпуть состоит в использовании верхнего водохранилища в качестве резервнойпитающей системы. В этом случае, когда потребление энергии уменьшается,электроэнергия, производимая обычными электростанциями, затрачивается наперекачивание воды из нижнего водохранилища, в верхнее. Когда же потреблениеэлектроэнергии возрастет, вода перепускается из верхнего водохранилища в нижнееи электроэнергия вырабатывается, как в обычной электростанции. В такой схеме,помимо генерирования электроэнергии производится ее накопление в большихколичествах.

Использование энергииветра

Использованиеветра для производства энергии пока малоэффективно. Несмотря на огромныересурсы такой энергии, проблема экономичного ее использования еще не решена.

Энергия,поступающая на ветряные мельницы, пропорциональна кубу скорости ветра иплощади, ометаемой крыльями мельницы. Предельный кпд составляет 59%, напрактике же он достигает лишь 45%. Подсчитано, что производство электроэнергиис использованием энергии ветра может конкурировать с ядерной энергией только втом случае, если средняя скорость ветра будет выше 32км/ч. но на Земле не многомест с такими ветрами, поэтому, преобразуя энергию ветра, можно удовлетворитьне более 1% потребности в электрической энергии.

Вэтой связи предпочтительнее, как показывает практика, использовать энергию морскихволн, образуемых ветром. Ветры, дующие на пространствах океана, вызывают волны,обладающие большим запасом энергии. Волны могут служить источником энергии. Перспективнаяконструкция с поплавками разработана Солтером в Эдинбургском университете. Поплавки,двигаясь вверх-вниз при прохождении волны, приводят в движение насосы, которыенагнетают воду, а та поступает в турбину, вырабатывающую электроэнергию.

Виды турбин

Турбина16 века использовавшая энергию движущейся воды, применялась для приводаирригационных насосов. Вращение турбины передавалось колесу с зубьями только наполовине длины окружности. Цевочные колеса, вращаясь поочередно впротивоположных направлениях, приводили в возвратно-поступательное движениеколесо насоса. Автоматические клапаны позволяли всасывать воду в один цилиндр ивыпускать ее из другого.

Турбиныгидроаккумулирующих электростанций производят электроэнергию только в часыпиковых нагрузок, а остальное время служат гидроприводами насосов,перекачивающих воду в водохранилище перед плотиной. Реактивная водяная турбинавращает электрогенератор. Когда центробежные насосы отключены, гидроагрегатработает как обычный генератор. Если ввести в действие соединительную зубчатуюмуфту, водяная турбина выведет насос на рабочие обороты. Генератор подключитсяк сетевому 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.

Существуюттри типа гидротурбин:

1. Неподвижныелопатки реактивной турбины Френсиса устанавливаются так, чтобы струи водыударяли лопатки ротора по касательной, 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.

Ліцей “Поліграфіст”

Реферат

З фізики на тему:

Сучасні досягнення вгідробудуванні

Учениці 10-А класу

Ліцею “Поліграфіст”

Горєвої Ольги

План

1. От водяного колесадо турбины

2. Гидроэлектрические схемы иэнергия приливов