Активные гидротурбины.
Работа активной гидротурбины основана на использовании кинетической энергии потока. Для этого потенциальную энергию воды перед плотиной превращают в кинетическую энергию струи, которую направляют в ковши, расположенные на ободе колеса (Рис. 9.1.)
Рис. 9.1. Схема активной гидротурбины (турбины Пельтона)
Рис. 9.2. Скорости потока и лопасти в лабораторной системе отсчёта(а) и в системе отсчёта, связанной с лопастью (б).
На рис. 9.2,а показано взаимодействие струи с ковшом в лабораторной (связанной с неподвижным наблюдателем) системе отсчёта. Ковш движется вправо с постоянной скоростью ut. Струя, обтекая поверхность ковша, разворачивается почти на 1800. В идеальном случае разворота потока на 1800 скорость отражённой от ковша струи будет меньше скорости набегающей струи из-за трения воды о поверхность ковша.
На рис. 9.2,б показаны векторы скорости набегающей и отражённой струй в системе координат, связанной с ковшом. В этом случае исходя из закона сохранения количества движения потока жидкости постоянного сечения имеем
ur1 – u2r = (ui – ut)x, (9.2.)
где х – единичный вектор направления набегающей струи.
Сила, действующая на ковш, равна:
F = 2ρ*Q*(ui – ut)x, (9.3.)
где Q – объёмный расход потока жидкости.
Эта сила, перемещая лопасти колеса со скоростью ui, совершает в единицу времени работу (мощность) , равную:
Р(ut) = F*ut = 2ρ*Q*(ui - ut)*ut, (9.4.)
Это выражение имеет максимум при
ut/ui = 0.5. (9.5.)
В этом случае мощность гидротурбины равна:
Рi = (1/2)*ρ*Q*ui2. (9.6.)
Сопла регулируют так, чтобы струи воды набегали на лопасти перпендикулярно и с оптимальной относительной скоростью.
Рис.9.3. Внешний вид колеса турбины Пельтона.
Дата добавления: 2016-02-09; просмотров: 1655;