A víz forog a kerekeket
A modern technológiák és a termelés
Gátak és víztározók. Víz kerekek
A férfi hosszú időn át megtanulta a gátak építését: a legrégebbi kőgátot Egyiptomban építették a IV. Évezredben. e. A gátakra azért volt szükség, hogy elrendezzék a tározókat, ahonnan a vizet táplálják a mezőkhöz. Az ókori Egyiptom legnagyobb tározója - a Merida-tó 12 km 2 területet foglal el.
A vízmalmok betonjai és tartályai később jelentek meg - csak a középkorban.
A gázt a malomnak kell megtennie, először is, hogy megteremtse a szükséges víznyomást - a gát és a mögötte lévő vízszint közötti különbség. Minél nagyobb a víz nyomása, annál több (más dolog egyenlő) a vízimalom kereke erejével. Másodszor, a gát előtt lévő tartály a vízi erőforrás egyfajta akkumulátora, és kiegyenlíti a vízáramlás szezonális ingadozását. Végül is a folyó vízmennyisége hónapról hónapra és évről évre változik. A tartály felhalmozza a vizet az árvízbe, és elengedi a sekély hónapokban.
A víztározók nagyon változatosak: több hektárról több ezer négyzetkilométerre terjednek ki. A kis tározókat úszómedencéknek hívják. A Szovjetunió 1000 tározók több, mint 1 km-re 3 Közülük 150 térfogata több mint 100 km 3. legnagyobb a tározó - Kuibyshevskoe, RYBINSKOE, Volgogradskoye, Tsimlyanskoe, Kakhovske és a legnagyobb - Bratskaya HPP - térfogata körülbelül 170 km 3 és vízfelület - 5470 km 2. a legmagasabb gát a világon (magassága 310 m) épült a Szovjetunió a Vakhsh folyón.
A vizek felhalmozására használt víz kerekei a kelet-ázsiai időkben ismertek: Egyiptomban, Kínában és Indiában. Így írtam le őket az első században. BC. e. Római építész Vitruvii „az a kerék külső fix pengével, amely működik a csapást vizet, és amely forgatható a rajz, hogy a víz és emelve nagyobb magasságban, úgy végez munkát követelményeknek anélkül, napszámosok a futópadon, kizárólag az intézkedés a nagyon ugyanaz. víz ". Az ilyen kerekek még ma is fennmaradtak ázsiai és afrikai falvakban.
A gabonák vízmalmjai jóval korábban megjelentek, mint a szélmalmok. Az Urartu államban, amely a mai Örményország területén volt, már a nyolcadik században ismerték őket. BC. e. Oroszországban a vízmalmok a 13. század dokumentumaiban szerepelnek. de nem újdonságok, hanem középszerű eszközök, úgy tűnik, sokkal korábban megjelentek.
És a vízemelő kerekek, és az első vízmalmok kerekei is mártottak. A kerék tengelye a vízszint felett helyezkedett el, és a víz az alsó késeken nyomódott. Ezeknek a kerekeknek nem volt szükségük gátakra: általában a partra épített épület oldalán, vagy két horgonyzott csónaknál helyezkedtek el. Még a legnagyobb kerekek teljesítménye sem haladta meg a 10-15 kW-ot, és rosszul használta a patak energiáját: hatékonysága nem haladta meg a 0,35% -ot.
Az 1770-1780-as években. az orosz feltaláló KD Frolov vízvezeték-szerelvényt épített, amely több különböző átmérőjű kerékből áll. Mozgó szivattyúkat állítottak be a 3, 4, 2 órás emelés 2 és 1 fűrészüzem evakuálásához.
A tökéletesebb, 0,75% -os hatékonysággal sokkal később, már a középkorban feltalálta a töltő kereket. A víz felülről (a legfelső kerék), vagy megközelítőleg a tengely szintjén jött (középkerék). Ezeknek a kerekeknek a munkájához már szükség volt gátakra.
A vízkerek építésének csúcspontja a XVIII. Század végére - a XIX. Század közepére esik. A víz ezután az ipar fő energiabázisává vált. Oroszországban például az Altai Zmeinogorsky bánya, a tehetséges KD Frolov feltaláló 1770-1780-ban épült. egy nagyszerű hidraulikus rendszer, amely különböző átmérőjű kerekekből áll, amelyekből a vízszivattyúk, a felvonó és a fűrészgép működött. A legnagyobb kerekek 17 m átmérőjűek voltak (egy 6 emeletes épület magassága!), Föld alatt, speciálisan kialakított kamrákban.
A XIX. Század második harmadától. a vízkerekek cseréjéhez sokkal nagyobb teljesítményű hidraulikus turbinák alakulnak ki. Azonban néhány vízkerék túlélte a XX. Század elejét.
Az első hidraulikus turbina, vagy inkább a modell turbinák, építették a magyar fizikus és matematikus János Segner 1750 magas függőleges hajók Segner forrasztott alsó két ívelt ellentétes oldalán a cső. A tartályba öntött víz a csövekből kifolyik és a visszahúzás ereje - a reakció erejével - az edény forog. Az iskolában a fizikai irodák és most még mindig látni a reakció turbina: Segner kerék, amelynek segítségével mutatják sugárhajtása elvének.
Segner elméletileg megalapozta turbina munkáját, és mélyebben kifejlesztette a 1751-ben St. Petersburg-i matematikus, a híres Leonhard Euler elméletét. Tanulmányozta a folyadékmozgás törvényeit egy turbina kerékben, és kifejlesztett egy olyan rendszert, mint a Segner, a turbina tervezése.
Ennek két részből kellett állnia: egy vezetõeszköz (egy rögzített kör alakú hüvely, amely a pengékbõl áll, és biztosítja a szükséges folyadékáramlást), valamint egy forgó kerék, késekkel. A kések és pengék simán meghajlottak, hogy ne zavarják a vízáramlást a lehető legnagyobb sebességgel. És a jelenlegi víz, mint ismert, kinetikus energiával rendelkezik. A kerék kardjainak megérintésével energiát ad neki és forgatja.
Azonban Euler nem épített turbinát: elméleti volt, nem praktikus szerelő. Az ötlete azonban olyan sikeresnek bizonyult, hogy a turbinák túlnyomó többsége Euler rendszerének megfelelően épül fel. Az első ilyen, 4,5 kW teljesítményű turbinát a francia Fournon 1827-es mérnöke hozta létre. Az ilyen turbinákat reaktív turbináknak nevezik. A járókerék folyadékáramának irányában reaktív turbinák tengelyirányú és sugárirányú axiálisak.
A modern reaktív radiál-axiális hidraulikus turbinák kialakítása a következő. A vezetőlapátok egy lapátot fednek le a pengékkel. Miután áthaladt a vezetőberendezésen, a víz megérinti a pengéket, a sugár mentén mozog a kerék tengelye felé, majd megfordul és elmegy a tengely mentén. Ezért a turbinát radiális-axiálisnak is nevezik. A vízáramlás és így a gép teljesítményének beállításához a vezetőlapokat elforgatják.
A legnagyobb turbinákat (a kerék feletti vízoszlop magasságáig) 30 és 500 m között tervezték és építették országunkban. A Krasnoyarsk-i HPP esetében 508 MW kapacitású turbinák jöttek létre a Sayano-Shushenskaya Hőteljesítmény 650 MW-ig.
1920-ban az osztrák mérnök V. Kaplan egy másik típusú sugárhajtású turbinát javasolt - egy tengelyirányú propellert. Más mérnökök tökéletesítették, és forgólapát lett (forgó késekkel). A viszonylag kicsi fejeknek (3-80 m), azaz a lapos folyókra épített gátak számára volt a legalkalmasabb. A legnagyobb a szovjet forgólapátos turbinák kapacitása 385 MW.
A gát gátja.
A legnagyobb a Volga Kaszkádban a HPP-k.
A származtatott HPP-hez a víz csöveken, csatornákon és alagutakon keresztül történik. A fotó: Khramskaya HPP a származtatott típus.
Vízierőmű vezérlőpultja.
A vízerőművek deriváltnak nevezhetők (a "Derivatsio" latin szóból - elutasítom).
Néha a fejszeletelés után a vízerőműben több további állomás van: a víz egymás után áthalad. Kiderül, hogy vízerőműveket, például a Kaukázus Inguri-t használnak.
A vízerőművek kaszkádjai széles körben elterjednek a lapos folyókon: a Jenisei, az Angara, a Volga, a Kama és más folyók.
A tengerek partján az árapályerőművek (PES) épülnek. Nekik van egy gátja és egy víztározója is, amely a víz alatt kitölti a vizet, majd az alacsony dagály alatt kifolyik.
A Szovjetunióban 1968-ban (a Kola-félszigeten) 1968-ban üzembe helyezték az első kísérleti, 400 kW kapacitású árapályerőművet. Ez egy kísérleti PES: az ilyen állomások gazdaságosságát tanulmányozza. Külföldön, a legnagyobb árapályerőmű 1967-ben Franciaországban épült a Rana folyón, kapacitása 240 MW. Az árapály-használat elképzelése egyáltalán nem új: a tizenegyedik századig. Velencében vízi kerekek voltak, amelyeket az árapályok mozgattak.
Végül vannak vízgyűjtő vízerőművek. Olyan épülnek fel, ahol a villamosenergia-fogyasztás a nap folyamán nagyon egyenetlen. Ezeknek a hőerőműveknek az a sajátossága, hogy olyan reverzibilis hidraulikus egységeket telepítettek, amelyek mind áramfejlesztőként, mind elektromos vízszivattyúként működhetnek. Ha az energiafogyasztás kicsi, akkor a hidraulikus egység a tartályból a felső medencébe szivattyúzza a vizet, más erőművekből (pl. Hőtárolókból) áramot kap. Amikor azonban a fogyasztóknak olyan mennyiségű áramra van szüksége, amely nem termel termikus erőműveket, akkor a vízerőmű vízerőműve jelenlegi generátorként működik - a felső medencéből érkező víz aktiválja. Egyes felhalmozódó vízerőművek kapacitása meghaladja az 1,5 GW-ot. A Szovjetunióban reverzibilis egységek vannak telepítve egy vízerőműbe, amely a Kijev-erdő felső szakaszának zónájába épült.
A vízerőművek komplex módon lehetővé teszik a folyók vízerőforrásainak felhasználását. A gátaknak és tározóknak köszönhetően a Közép-Ázsia, a Kaukázus, Ukrajna és a Volga-vidék vízmentes területeinek vízellátási problémái nagyrészt megoldásra kerültek; A Volga, a Kama, a Don, a Dnyeper átjárhatóvá vált az egész út során, így a Szovjetunió európai része egyetlen mélyvízi folyami hálózata jött létre. Ez viszont az építési vízerőművek az Amur folyó és más távoli folyók, a Kolyma folyón. A tározóknak köszönhetően számos folyó tavaszi áradása megszűnt, ami nagy károkat okoz a nemzetgazdaságban, és a sekély években a víz folyamatosan folyik az öntözőrendszerekbe.
A vízerőművek jelenleg a Szovjetunió összes villamos energia mintegy 16% -át termelik. Azonban az a tény, hogy a termál- és különösen az atomerőművek építése nagy ütemben halad, a HEP-k szerepe a teljes energiatermelésben fokozatosan csökken. De a vízenergia jelentősége az édesvízi erőforrások megőrzésében és kezelésében jelentősen megnő.
Az ország egyes részeinek vízhiánya van, különösen nyáron, és a vízépítés célja az ipari és a városi vízellátás érdekeinek maximális figyelembevétele. A tudósok úgy vélik, hogy még a vége előtt a XX. Században. akkor az európai, majd a szibériai folyók első részét át kell adni az ország száraz területeire.
Ez megköveteli az új tározók építését is a megfelelő helyeken.