Определение параметров микро ГЭС при известной мощности потока воды

Алгоритм решения задачи по проектированию микро ГЭС при известных параметрах водотока:

І.Известны параметры водотока (речки, канала, лотка) :

ширина и глубина;

средняя скорость течения ― V_вср

площадь сечения потока ― S_п

ІІ. Методика проектирования:

1. Определение естественного уклона водотока

Естественный уклон ровен отношению (1) (рис-1)

где h_е ― естественный перепад на определенном участке водотока — l

Если известна средняя скорость течения водотока (V_ср) и геометрические параметры сечения русла, то естественный уклон может быть определен по формуле [2]

(2)

где : с ―Коэффициент Щези, который зависит от коэффициента шераховотости и гидравлического радиуса.

R ― гидравлический радиус

(3)

где : р_см ― смоченный периметр русла р_см 1,5∙b_п

b_п ― ширина потока

; (4)

где - коэффициент шероховатости

Степень: при R<1м ; при R>1м ;

=0,08 – для водотока в естественном грунтовом русле

0,01 для водотока в специальном бетонном лотке с цементной штукатуркой.

Таким образом, определив естественный уклон по формуле (2) можно определить параметры уклона h_е и l (формула 1)

для ; ;

2. Определяется мощность потока:

либо (5)

где: секундный расход воды.

І. При средний скорости потока возможно получение электроэнергии с помощью водяного колеса (ВК) с рабочими лопатками (РЛ) без строительства специального бетонного лотка водовода .

В этом случае мощность ВК можно определить по формуле :

;

где к.п.д. РЛ в свободном потоке =(0,4…0,5);

Параметры РЛ (площадь, ширина и высота ) определяются в зависимости от параметров сечения русла :

Мощность, которая может быть передано на вал генератора определяется зависимостью:

; (6)

где: к.п.д. генератора.

к.п.д. передачи (мультипликатора):

=0,9694∙0,996^U; (7)

потребное передаточное отношение;

частота вращения генератора

частота вращения водяного колеса.

(об/мин) (8)

где диаметр водяного колеса

При определении необходимо учитывать возможность обеспечения необходимого момента вращения для генератора т.е.

где сила потока действующая на РЛ

(9)

где: площадь РЛ

тогда ; (10)

ІІІ. При скорости потока V_ср<3м/с целесообразно строительство специального бетонного лотка – водовода с определенным перепадом (h), обеспечивающим увеличение скорости потока м/с;

Так как ;

то: h=0,5м, обеспечит

h=0,75м, обеспечит

h=1м, обеспечит

Возможная величина перепада (h) оценивается с учетом естественного уклона, т.е. чтобы участок углубленной части речки был в переделах от 25м до 50м. (Рис. 1)

ІV. Определение параметров гидросооружения “лотка - водовода” для МГЭС.

Известно:

1. Средняя скорость течения воды

2.Плошадь сечения потока (S_п) или секундный расход воды (W_в=V_вср∙S_п)

3. Оценивается возможная величина перепада (h) с учетом того, что участок углубленной части речки составит (25…50)м

Рис 1. Схема определение участка гидросооружения.

1.Определяется максимальная скорость потока соответствующая данному перепаду (h)

2. Определяется потребное сечение потока , соответствующее

3. Определяются геометрические параметры бетонного лотка , (Рис 2)

а) общая длина

где: начальный участок ( )

участок перепада

конечный участок ( )

итого

б) Ширина, высота, тольшина бетонного лотка

Рис 2.

Ширина лотка

Высота стенки лотка:

: с=(20...30)см

Толщина стенок лотка t=(15…20)см

V. Определение параметров водяного колеса

1. Геометрические параметры рабочей лопатки (РЛ) :

Ширина РЛ:

где: зазор между стенкой лотка и РЛ:

высота РЛ:

VI. Пример расчета:

Известно :

ширина 3м

глубина 1,5м

средняя скорость течения V_ср= 1 м/с

1. Площадь сечения потока

S_п=0,71∙4,5=3,2м²

2. Секундный расход потока

3. Мощность потока

3,2 = 1,6 квт

4. Определяется естественный уклон водотока

Рис. 3. Схема сечения русла

;

; ; ;

; ;

;

при h=0,5м; l=41,66м; V_в =3,132 м/c

При V_b =3,132 м/c ; площадь сечения потока (наименьшее сечение )

Мощность поток

4. Определяются геометрические параметры бетонного лотка ,

м

5. Геометрические параметры рабочей лопатки (РЛ) :

Ширина РЛ:

где: зазор между стенкой лотка и РЛ:

высота РЛ:

кг

где площадь лопатки на которую действуют поток

При n_л=8 шт

При

Передаточные отношения

к.п.д передачи

Крутящий момент передаваемый на генератор

Мощность ВК

Мощность передаваемая на генератор

Мощность электроэнергии , которую можно получить от генератора

к.п.д микро-ГЭС

Потребный крутящий момент генератора

Распологаемый

Таблица 1. Расчёт ВК для различных диаметров

	Vв=3,132 м/с ; ; Sл= ; bл= м; hл= м; Wв = м3/c ; Fл= 15,7 квт =200об/мин;
Расчетн. параметры
			1.17	1.256
		9,974	6,65	4,987
		20,051	30,077	40,102
		0,895	0,859	0.825
		229,764	344,645	459,527
		61,5026	78,7736	94,5888
		52,2772	66,9576	80,4005
		10,7345	13,749	16,509
		9,66	12,3741	14,858
		0,61	0,788	0,9467

Таблица 2.

	Vв=3,132 м/с ; ; Sл= ; bл= м; hл= м; Wв = м3/c ; Fл= 15,7 квт =300об/мин;
Расчетн. параметры
			1.17	1.256
		9,974	6,65	4,987
		30,0768	45,1151	60,1535
		0,85931	0,809	0,762
		229,764	344,645	459,527
		39,3868	49,4439	58,1897
		33,4788	42,0273	49,4613
		10,3117	12,9448	15,2345
		9,28057	11,6503	13,711
		0,59131	0,7423	0,8736

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 516; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!