Проект на тему:”Визначення потужності середнього потоку води і виготовлення приладів, які працюють на цій енергії”

Проект на тему:”Визначення потужності середнього потоку води і виготовлення приладів, які працюють на цій енергії”Підготував учень 7-Б класу : Гаврилюк юрій

Що таке енергія води?Гідроене́ргія (англ. hydropower) або ене́ргія води́ (англ. water power) — енергія, зосереджена в потоках водних мас у руслових водоводах та припливних рухах. Для потреб людини найчастіше використовується енергія падаючої води. Величина цієї енергії перебуває у прямій залежності від висоти падіння. Для підвищення різниці рівнів води, особливо в нижніх течіях річок, споруджуються греблі. Енергія води є привабливою оскільки вона є дешевшою від енергії, яка отримується при спалюванні палива чи ядерної енергії.

Де в реальному житті ми бачимо енергію води. Водоспад. Річка. Кран водопровідний

Визначення потужності води. Щоб визначити потужність тіла треба 𝐴𝑡, де А- робота виконана тілом і t- час за який була виконана робота. А = Fl, де F це силу яка була виконана тілом , і l- це довжина траєкторії на якій відбулася сила. F=P тобто вазі тіла, щоб знайти P= mg , де m маса тіла , і g коефіцієнт вільного падіння і дорівнює 10 Нкг , щоб знайти масу треба m = p. V, де V об’єм води і p густина води, яка дорівнює 1000кгм3. І тоді в нас виходить формула потужності струменя води N=𝑝𝑉𝑔𝑙𝑡 

Водяне колесо – одне з використань води. Водяне́ ко́лесо — це механічний пристрій, який перетворює енергію потоку води або енергію піднятої води (Гідроенергія) в обертовий рух, що може використовуватись як рушій в інших механізмах (наприклад, водяний млин). Зворотне перетворення застосовувалося в «гребних колесах» на перших пароплавах.

Вигляд водяного колеса. Водяне колесо — це велике дерев'яне або металеве колесо з лопатями або ковшами на зовнішній поверхні обода. Лопаті (ковші) утворюють рушійну поверхню. Найчастіше колесо монтується вертикально на горизонтальній осі, але так зване норвезьке колесо встановлюється горизонтально на вертикальній осі. Вертикальні колеса можуть передавати енергію механізмам через вісь із шестернею і, зазвичай, приводні ремені. Горизонтальні колеса здебільшого використовуються для безпосереднього приводу механізмів. Розрізняють три основні види водяного колеса для перетворення гідроенергії в енергію обертового руху:норія або підливне (нижньобійне) водяне колесо, коефіцієнт корисної дії до 35 %;наливне (верхньобійне), коефіцієнт корисної дії до 85 %;середньобійне, коефіцієнт корисної дії до 75 %;

Коли з’явилися водяні колеса. Водяні колеса з'явились у стародавні часи і були у використанні навіть в XX столітті. Нині водяні колеса не мають практичного застосування. Головний недолік водяних коліс полягає у їхній залежності від наявності й кількості води, що обмежує можливість їх застосування та розміщення. Для забезпечення водяного колеса водою часто будувались греблі, створювались водосховища і ставки.

Розвиток водяного колеса. Наукові досягнення дали змогу значно збільшити ефективність водяного колеса в другій половині XVIII століття. Серед удосконалень можна відзначити підвіс колеса та встановлення зубчатої шестерні на ободі або кожусі водяного колеса. Підвіс колеса почав виконуватись у спосіб, який можна бачити на сучасному велосипедному колесі — обід постійно напружений від втулки. Це дає змогу робити колеса більшими й легшими порівняно з попередньою конструкцією, де важкі й масивні спиці утримують усе навантаження. Менша шестерня, що зчеплена з шестернею на ободі водяного колеса, передає потужність до механізмів, використовуючи власний вал. Це зняло з осі водяного колеса обертальні навантаження, що дало змогу робити її легшою, а також додало гнучкості в можливостях розташування силової передачі. Кількість обертів на валу збільшується, що призводить до менших втрат енергії. Приклад такого колеса можна бачити на реставрованому колесі 1849 року в Portland Basin Canal Warehouse en: Dukinfield Junction.

Чому більше не використовують водяне колесо. У доіндустріальний період водяне колесо було основним постачальником енергії. Після того як у 1827 році Benoît Fourneyron розробив водяну турбіну, водяні колеса поступово почали витіснятись. Турбіни менші за розміром, дешевші, більш ефективні, а головне — здатні працювати з перепадами води, які перевищують практичні розміри водяних коліс. Повне заміщення водяних коліс турбінами відбувалось понад 100 років. Верхньобійне (і особливо задньобійне) водяні колеса є найбільш ефективним типом; задньобійне сталеве колесо може бути більш ефективним (до 60%), ніж перші побудовані турбіни.

Потужність водяного колеса. Потужність нижньобійного колеса або колеса просто зануреного в річку залежить від кінетичної енергії потоку. Приблизна потужність, яку можна одержати з такого колеса, може бути обчислена за формулою: Потужність (Ват) = 500 x A x V3 x СA = Площа занурених лопатей (квадратні метри)V = Швидкість потоку (метрів за секунду)C = Коефіцієнт корисної дії (близько 20%)Швидкість обертання колеса = 9 x V/D об/хв. D = діаметр в метрах. Для середньо- або верхньобійного колеса вага води, що протікає через колесо, множиться на висоту між верхнім та нижнім рівнями води: Потужність (Ват) = 9,8 x Q x H x CQ = масова витрата води (кілограм за секунду)H = висота падіння між верхнім та нижнім рівнями води (метрів). C = Коефіцієнт корисної діїОптимальна швидкість обертання середньо- або верхньобійного колеса становить приблизно: Швидкість обертання колеса = 21/ √DD = діаметр колеса в метрах

Використання водяного колеса. Для помелу і просіювання зерна (водяний млин). У іригації — норії. У сукновальній справі (з 1223 Німеччина). Для виготовлення паперу (з 1238 Іспанія). Для кування заліза (з 1197 Швеція). Для розпилювання колод (не пізніше 1240). Для м'яття і тріпання льону. Водяне колесо, що обертає генератор електричного струму, отримала назву гідроелектростанції. Для зворотного перетворення енергії на рух, наприклад — Водохід Івана Кулібіна і в «гребних колесах» на перших пароплавах.

Дякуємо за увагу