Основные принципы использования энергии воды

Оценка мощности водного потока. Пусть Q — объем воды, поступающей в рабочий орган гидроэнергетической установки в единицу време­ни (расход, измеряемый в м³/с), Н — высота падения жидкости (напор, измеряемый в метрах), р — плотность воды (кг/м³), g — ускорение си­лы тяжести (9,8 м/с²). Тогда мощность водного потока Р определяется по формуле

P=QpgH. (8.75.1)

Основным рабочим органом гидроэнергети­ческой установки, непосредственно преобразующим энергию движущейся воды в кинетичес­кую энергию своего вращения, является гидро­турбина. Коэффициент полезного действия гидротурбины составляет до 90%. Гидротурбины бывают двух типов:

• активные гидротурбины, рабочее колесо которых вращается в воздухе натекающим на его лопасти потоком;

• реактивные гидротурбины, рабочее колесо которых полностью погружено в воду и вращается в основном за счет разности давлений пе­ред и за колесом).

В активной гидротурбине водный поток перед турбиной с помощью водовода и сопла формируется в струю, которая направляется на ковши, расположенные на ободе колеса, приводя его во вращение. Величина КПД реальных турбин колеблется от 50 % для небольших агрегатов до 90 % для больших энергоустановок.

Конструкция рабочего колеса реактивной гидротурбины такова, что поток воды воздействует на все лопасти турбины одновременно и практически постоянно. Наиболее компактной конструкцией реактивной гидротурбины является пропеллерная с преимущественно осевым направлением потока в рабочем колесе. Направляющий аппарат на входе турбины несколько закручивает поступающий на рабочее колесо поток, увеличивая тем самым КПД турбины.