Меню

Формула для расчета мощности гэс

Расчеты и выбор микро ГЭС

Одним из основных факторов, определяющих эффективность использования источника гидроэлектроэнергии, является локальный энергетический потенциал потока воды. При выборе рационального места размещения микро ГЭС приходится решать комплексную задачу, связанную с определением количества энергии, которое возможно получить при использовании данного водотока и его достаточность для удовлетворения нужд потребителей; напор или высоту падения, которым располагает данный источник воды; объемный расход и скорость; размеры напорного трубопровода; расстояния и мощности, передаваемые по линиям электропередач от рабочего колеса к генератору и от генератора к потребителям, наличие системы резервирования энергии и систем регулировки расхода и т.п.
Основными расчетными параметрами при определении мощности и типа микро гидроэлектростанции являются напор и объемный расход, соответственно потенциальная и кинетическая составляющая гидроэнергии.

Напор воды

Напор воды

Мощность ГЭС можно определить из выражения:

где
Q — расход воды через определенное сечение, м 3 /с;
Н – напор воды, подведенной к гидротурбине, м;
η – КПД гидроэлектростанции.
При определении напора необходимо учитывать полный (статический) напор и рабочий (динамический) напор. Полный напор — это расстояние по вертикали между верхней точкой подводящей трубы (отметки водозаборника) и точкой, где вода освобождается из турбины. Рабочий напор — это полный напор минус давление или гидравлические потери, связанные с трением и явлением турбулентности в трубопроводе. Эти потери зависят от типа, материала трубы, диаметра, длины трубы, количества изгибов и пр. Для определения реальной мощности рекомендуется вести расчет по рабочему напору Н.

где hтр – потери на трение в водоводе; hдоп – дополнительные или местные потери, связанные с засорением водозабора, бифуркацией на сужениях и расширениях, задвижках, клапанах и т.д.
Величину потерь напора на трение в водоводе можно определить по выражению:

где J − гидравлический градиент; L − длина водовода, м.
Для определения гидравлического градиента можно использовать следующую практическую формулу:

где V — скорость потока, м; D — диаметр водовода, м; a, n, m − коэффициенты материала, из которого изготовлен водовод (учитывают шероховатость поверхностей стенок и защиты внутренних поверхностей).
В водоводах закрытого типа для расчета потерь на трение:

1. стальная труба 0,885 (а), 1,8 (n), 1,17 (m)
2. бетонная труба 0,917 (а), 2,0 (n), 1,25 (m)

В водоводах закрытого типа для расчета потерь на трение рекомендуется использовать уравнение Дарси-Вейсбаха:

Уравнение Дарси-Вейсбаха

где R — гидравлический радиус (в метрах); V — средняя скорость потока, м/с; f — безразмерный коэффициент (приводится в гидрологических таблицах, в зависимости от степени шероховатости водовода и числа Рейнольдса).
Дополнительные или местные потери в водоводе определяются из выражения:

Читайте также:  Стабилизатор напряжения рассеиваемая мощность

Расчет дополнительных (местных) потерь

Значения коэффициента εх приводятся в справочниках гидравлических сопротивлений (потери на сгибах, сужениях и т.д.).

При определении мощности гидроагрегата и проектировании гидроэлектростанции следует учитывать климатические особенности региона и местное законодательство в области гидроэнергетических ресурсов. Например, при использовании системы с напорным трубопроводом, выработка электроэнергии возможна в период открытого русла, поэтому важным критерием является даты начала и конца ледовых явлений. Во многих странах мира строго регулируются вопросы, связанные с использованием стока рек. Любое изменение русла реки или берега может повлиять на качество и уровень воды и среду обитания живой природы, независимо от того, находится река на частной территории или нет. В связи с этим при выборе места строительства микро ГЭС нужно стремиться использовать не более 10 % от имеющегося минимального потока (межень).

Специалисты компании WESWEN рекомендуют использовать для выбора типа и мощности гидроагрегата максимально полную информацию по используемому источнику энергии. Данные могут быть определены из кадастра гидроэнергетических ресурсов (средний уклон реки, средний расход воды водотока в период летней межени, средняя скорость течения в период летней межени, число часов в году с открытым руслом и пр.) или замерены вручную — известными методами определения напора (метод уровней) и расхода (метод плотин, ведра, поплавковый метод). Ручной метод всегда обладает погрешностью измерений и используется, как правило, для выбора микро ГЭС мощностью не более 10кВт.

Определения напора (метод уровней)

Определения напора (метод уровней)

Метод плотин для измерения потока

Метод плотин для измерения потока

Замер расхода воды

Замер расхода воды

Компании WESWEN предлагает несколько типов универсальных микро ГЭС небольшой мощности, которые могут быть использованы при стандартном диапазоне напора и расхода.

При индивидуальном проектировании и выборе мощности и типа гидротурбины специалистам компании необходимо предоставить максимально полную информацию, описанную в данной статье.

Источник



Расчет мощности малых ГЭС

Принимаемая в проектной документации мощность гидроэлектростанции — основной параметр, характеризующий ее как объект генерации электроэнергии.

Мощность малой ГЭС на конкретный момент времени определяется по формуле:

где:
Q — расход воды, протекающий через гидротурбины ГЭС (м3/с);
H — напор воды (м);
ηтурб — КПД турбины;
ηген — КПД генератора.

Размерность мощности, получаемой по данной формуле — кВт.

Для проекта малой ГЭС наиболее важными исходными данными при расчете выработки являются расходы воды. Их получают на основе имеющегося гидрологического ряда наблюдений на близкорасположенном водомерном посту реки.

Читайте также:  Полупроводниковый диод средней мощности

Максимальная мощность малой ГЭС, называемая установленной мощностью, рассчитывается по модифицированной формуле:

N = 9,81· Qмакс· Hрасч·ηтурб·ηген,

Qмакс — максимально возможный расход воды, который способны пропустить агрегаты ГЭС;
Hрасч — расчетный напор воды, представляющий собой средневзвешенный напор за определенный отрезок времени.

Выработка представляет собой объем электроэнергии, вырабатываемой малой ГЭС. Выработка представляется в кВ·ч и рассчитывается для определенного периода времени (обычно — один год). Основная формула:

где:
Ni — ряд мощностей в течение расчетного периода времени T;
ti — ряд временных промежутков, соответствующих Ni и в сумме равных расчетному периоду времени T.

Принимаемая в проектной документации мощность гидроэлектростанции — основной параметр, характеризующий ее как объект генерации электроэнергии.

Мощность малой ГЭС на конкретный момент времени определяется по формуле:

где:
Q — расход воды, протекающий через гидротурбины ГЭС (м3/с);
H — напор воды (м);
ηтурб — КПД турбины;
ηген — КПД генератора.

Размерность мощности, получаемой по данной формуле — кВт.

Для проекта малой ГЭС наиболее важными исходными данными при расчете выработки являются расходы воды. Их получают на основе имеющегося гидрологического ряда наблюдений на близкорасположенном водомерном посту реки.

Максимальная мощность малой ГЭС, называемая установленной мощностью, рассчитывается по модифицированной формуле:

N = 9,81· Qмакс· Hрасч·ηтурб·ηген,

Qмакс — максимально возможный расход воды, который способны пропустить агрегаты ГЭС;
Hрасч — расчетный напор воды, представляющий собой средневзвешенный напор за определенный отрезок времени.

Выработка представляет собой объем электроэнергии, вырабатываемой малой ГЭС. Выработка представляется в кВ·ч и рассчитывается для определенного периода времени (обычно — один год). Основная формула:

где:
Ni — ряд мощностей в течение расчетного периода времени T;
ti — ряд временных промежутков, соответствующих Ni и в сумме равных расчетному периоду времени T.

Источник

Расчет бесплотинной гэс

Как поднять мощность ГЭС на малых потоках?

Мне задают много вопросов по поводу расчета мощности созданной мною установки . Мною получен практический результат – 11 КВт с блока, размером 0,6*0,7*1,5 м – он полностью соответствует основополагающим физическим формулам. Никого ведь не удивляет, что, поставив дамбу на реке — получают Гигаватты, т. е. вносят изменения в свободнопоточное течение реки Так вот, устанавливая свою станцию в реку, я тоже вношу кое-какие изменения в течение реки и, следовательно, абсолютно неверно рассчитывать мощность моей установки так, как будто ее там, в потоке, нет.

Читайте также:  Как определить мощность резанья

Теперь – по существу

1-е . Как и любой предмет, погруженный в водный поток, ГЭБ создает перед собой подпор. При скорости течения 1 м/сек, он будет, порядка, 0,1 метра, как и указано в расчетах кафедры гидромашин СПбГТУ, куда я недавно обратился с просьбой выполнить этот расчет, и который я и демонстрирую здесь:

Расчет делался для более крупной станции, а мы рассмотрим станцию рабочей площадью 1 м. Скорость течения указана 2 м/с, но это не так. Здесь надо брать 9,81 м/сек – т.е. ускорение свободного падения, т. к. водный поток, из-за подпора, падает на лопасти уже под углом 45 градусов. И, согласно II Закона Ньютона, в формулу надо ставить величину импульса, величину силы, которую получает водный поток. А высоту этого падения надо брать с учетом высоты всей лопасти, т.е. 0,1 м + 0,5 м = 0,6 . 2-е . КПД подобных устройств, по учебникам, не превышает 10-20 %, никакого профиля мои лопасти не имеют, поэтому я беру КПД = 20 %, или 0,2 N = 1000 x 9,81 х 9,81 х 1 х 0,6 х 0,2 = 11 548,332 Вата или 11,5 КВт.

Существенная разница – не так ли?

Очень хочется на этом и остановиться – цифра уж очень хорошая – одно НО мешает. Станция, при получении этой мощности на генераторе — не остановилась, не сбавила своих оборотов, как должно было бы произойти при получении ею максимальной для нее нагрузки.
Да и скорость выходящего потока из станции в 3 раза выше скорости входящего потока.

3-е. Так вот: мало того, что поток в станции падает под углом в 45 градусов, получая ускорение свободного падения под действием гравитационной постоянной, он еще и вынужден разворачиваться в этот момент на те же 45 градусов. А радиус разворота – всего 0,2 м. Следовательно, согласно III Закона Ньютона, для тела, движущегося по окружности, в знаменатель формулы надо поставить 0,2, или перемножить на 5 .

N = (1000 x 9,81 х 9,81 х 1 х 0,6 х 0,2)/0,2 = 57,5 КВата или 11,5 КВт. Х 5 = 57,5 КВт.

Тоже цифра хорошая, перекликается с расчетом С.Д. Захарова из ФИАНа.

4-е. Только вот на вал-то она передается через звездочку, а звездочка имеет радиус – рычаг Архимеда – ровно 20 см. И, соответственно:

N = 57,5 КВт * 20 = 1150 КВт.

Надеюсь, теперь всем понятно, откуда берется мощность на валу генератора?

Источник

Adblock
detector