2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2, 3, 4, 5, 6  След.
 
 Re: Гидроэнергетика.
Сообщение11.10.2009, 15:53 


23/01/07
3415
Новосибирск
Я уже внедрением новых технологий позанимался. Обнищал в те годы изрядно. :D

 Профиль  
                  
 
 Re: Гидроэнергетика.
Сообщение11.10.2009, 21:24 


06/10/09
63
Батороев в сообщении #250844 писал(а):
...Примем диаметры конусов на входе и выходе одинаковыми, например по $D= 3 $ $m$, в узкой части $d=1$ $m$. Внутренний диаметр лопаток турбины (диаметр ступицы турбины) - $d_1=0,5$ $m$
Скорость течения реки $v_1=1\frac{m}{c}$
Расход воды $Q=\dfrac{\pi D^2\cdot v_1}{4}= 7 $ $ \frac{m^3}{c} $
Скорость течения в узкой части (условная - без учета потерь на сопротивление): $ v_2=v_1\cdot \frac {D^2}{d^2-d_1^2}= 12 $ $\frac {m}{c^2}$
Кинетическая энергия воды, протекающей через узкую часть в течение 1 $c$, а фактически мощность (условная): $p=\dfrac {mv_2^2}{2t}=\dfrac {(\rho \cdot Q)\cdot v_2^2}{2} = \dfrac{(1000 \cdot 7)\cdot 12^2}{2\cdot 1000} =  504 $ $kWt$,
где $\rho$- плотность воды...

*Извините если будут какие-нибудь ошибки, я пишу тег Math в первый раз.

Давайте просто обмозгуем:
$v$ - скорость реки; $v=$ 1 $\frac{m}{c}$
$d$ - диаметр узкой части; $d=$ 1 $m$
$D$ - диаметр широкой части; $D=$ 3 $m$
$d_1$ - размах лопастей; $d_1=$ 0,5 $m$
$\rho$ - плотность воды; $\rho =$ 0,5 $m$
$Q$ - расход воды; $Q=\dfrac{\pi D^2\cdot v_1}{4}= 7 $ $ \frac{m^3}{c} $
Значит объем воды $V$, протекающий за время $t =$ 1 $c$, $V =Qt=7$ $m^3
Масса этой воды $m=\rho \cdot V=7$тонн
Кинетическая энергия данной воды, перемещаемой в пределах внешнего диаметра $E=\frac{mv^2}{2}=\frac{7000}{2}=3,5$КДж.
Соответственно мощность потока $N=3,5$КВт(Время - 1 секунда)
Данная мощность является МАКСИМАЛЬНОЙ, которую вы сможете получить в пределах данной окружности в 3 метра. А "504 КилоВатта" Вы получили потому, что:
- Не учли того факта, что в данном случае при уменьшении меньшего диаметра обечайки, расход воды неизбежно уменьшиться, с повышением скорости иначе это противоречит закону сохранения энергии.
- Просто воде будет проще обойти данную конструкцию, чем "втискиваться в узкий желоб".

Может я и некорректно объяснил, но суть в том, что вы не сможете получить больше энергии, чем забираете обечайкой. Вот и все.
Ну а вообще идеал, без трения об стенки, 100% КПД турбины и внутренним диаметром лопаток турбины, равен 3,14КВт.(посчитал, формулы влом выкладывать :) ) Разумеется, конечная цифра будет в районе 1-2КВт, Вот и думайте... Проще 1 ГЭС поставить, мощностью 5МВт или 3 тысячи таких штук, радиусом 3 метра, а потом их обслуживать...

Я конечно полностью за второй вариант, но надо бы элементарно посчитать стоимость такой штуки, её конечную мощность, узнать сумму, на которую надо раскашелиться, что-бы сравняться с ГЭС, которую там можно постоить ну и сделать вывод, что дешевле :) А уж еси будет все кутотень, только тогда в Минэнерго "закидывать".

Ну и кто будет модель этой штуки делать?

-- Вс окт 11, 2009 21:27:45 --

Извините, некорректно написАл:
$\rho =1000$ $\frac{m^3}{kg}

-- Вс окт 11, 2009 21:28:49 --

Плотность воды - 1000, а не 0.5 (кубометров на килограмм)

 Профиль  
                  
 
 Re: Гидроэнергетика.
Сообщение12.10.2009, 08:17 


23/01/07
3415
Новосибирск
Qx15(RUS) в сообщении #251000 писал(а):
Не учли того факта, что в данном случае при уменьшении меньшего диаметра обечайки, расход воды неизбежно уменьшиться, с повышением скорости иначе это противоречит закону сохранения энергии.

Согласно закона неразрывности расход воды не изменяется. По крайней мере, для идеальных жидкостей.
Qx15(RUS) в сообщении #251000 писал(а):
Может я и некорректно объяснил, но суть в том, что вы не сможете получить больше энергии, чем забираете обечайкой. Вот и все.

Никто не собирается отменять закон сохранения энергии.
Помимо рассмотренной выше кинетической энергии в потоке воды присутствует потенциальная энергия.
Запишем уравнение Бернулли для сечений входного отверстия и суженной части:
$ p_1+\dfrac{\rho v_1^2}{2} = p_2 +\dfrac{\rho v_2^2}{2} $
где в данном случае $p$ - давление воды.

Преобразуем выражение:
$ p_1-p_2= \dfrac{\rho v_2^2}{2}-\dfrac{\rho v_1^2}{2} $

и домножим на $Q$:

$ Q(p_1-p_2) = \dfrac {\rho Qv_2^2}{2} - \dfrac {\rho Qv_1^2}{2} $
В правой части получаем увеличение кинетической энергии, приведенной к единице времени (мощности), а в левой - уменьшение потенциальной.
Qx15(RUS) в сообщении #251000 писал(а):
Плотность воды - 1000, а не 0.5 (кубометров на килограмм)

$\rho = 1000$ $\frac {kg}{m^3} $ (килограмм на кубометр).

 Профиль  
                  
 
 Re: Гидроэнергетика.
Сообщение12.10.2009, 14:04 
Заблокирован
Аватара пользователя


27/07/06

1301
Тольятти
Батороев: Мне тоже это поприще знакомо изрядно...Я тоже не очень то разбогател в России на этой ниве,но пока держусь хотя бы на плаву. Что делать! Не очень то повезло нам со временами,а,возможно, и с очень тяжким на инновации менталитетом окружения...

 Профиль  
                  
 
 Re: Гидроэнергетика.
Сообщение12.10.2009, 16:06 


23/01/07
3415
Новосибирск
Кардановский: Я писал про обнищание - в те времена, когда занимался внедрением.
"Все несли в дом, я - из дома; многие несли с предприятий, я - на предприятие".
С братом покупали станки, оборудование, мастерили опытные образцы технологических установок и т.д. (хотя могли бы эти же деньги пустить на другие цели). Когда наконец-то сумели создать опытную технологическую линию, оказалось, что никому она и не нужна. Шла приватизация и все руководители заняты были банкротством собственных предприятий с целью последующей их скупки за бесценок. На кой им нужны были новые технологии?
Было это в середине 90-х.
Потом и я поправил свои дела, отойдя от внедренческой деятельности.

 Профиль  
                  
 
 Re: Гидроэнергетика.
Сообщение13.10.2009, 15:25 
Заблокирован
Аватара пользователя


27/07/06

1301
Тольятти
Батороев: Все понятно! Я сам через эти перипетии нашей истории прошел...

 Профиль  
                  
 
 Re: Гидроэнергетика.
Сообщение13.10.2009, 19:03 


23/01/07
3415
Новосибирск
Кардановский
Будем надеяться, что эти перипетии канули в лета и что сейчас - другие времена.

Оптимизм - двигатель прогресса! :)

 Профиль  
                  
 
 Re: Гидроэнергетика.
Сообщение13.10.2009, 22:10 


06/10/09
63
Батороев:
Извините, с плотностью я что-то намудрил, пока эти "дфраки" писал, в общем неправильно.
Не учел того, что потенциальная энергия уменьшается. Наверно потому, что не имел представления о ней :)
И все таки, как вы увеличили кинетическую энергию с 3,5КВт до 504? Неужели за счет потенциальной? Но ведь на выходе из узкой части в широкую (вторая обечайка), потенциальная энергия вновь ВОЗРАСТЕТ, в отличии от кинетической энергии, часть которой мы уже забрали. Получается, что она на время уменьшилась и увеличилась, вернувшись к исходному значению. Ни какой работы она не должна совершать, поскольку за полный цикл не изменИлась. За значит, что и брать ее в расчет не нужно. Откуда у вас 504КВт мощности с еле ползущей речки получилось?

Мое творчество не совпало с 90ми годами, поэтому я не думаю так пессимистически об этой идее.

 Профиль  
                  
 
 Re: Гидроэнергетика.
Сообщение14.10.2009, 07:33 


23/01/07
3415
Новосибирск
Qx15(RUS)
Я показал, в каких пропорциях может происходить переход потенциальной энергии в кинетическую в самой воде.
Естественно, что все 504 кВт мы не "снимем".
Более того, чтобы получить такую кинетическую энергию (приведенную к единице времени) требуется $ \Delta p =0,7$ $\frac {kg}{sm^2}$. А такая разность, даже в стоячей воде, может существовать на глубинах не менее 7 м.
Так, что вопросы, конечно есть.

Но существуют и другие эффекты, об одном из которых (наблюдавшийся немцем Гербрандом и прибавивший мне оптимизма :) ) несколько дней назад узнал из статьи Ю. С. Потапова (http://www.transgasindustry.com/books/Potapov/3.html).
Так, что нужны исследования.

Что касается воды, выходящей из установки, то по-видимому с ней происходит то же, что и с водой, вытекающей из обычной ГЭС. Что именно, я не знаю. Может быть, она становится холоднее. :)

-- Ср окт 14, 2009 12:08:25 --

Кстати, обратите внимание: в конце статьи упоминается эффект "гидравлического тарана". На мой взгляд, немаловажный эффект в рассматриваемом вопросе.

 Профиль  
                  
 
 Re: Гидроэнергетика.
Сообщение14.10.2009, 15:32 
Аватара пользователя


12/03/06
11
Казань
Здравсвуйте.
Увы идея не найдет своего развития для крупных электростанций.
Ну начтенм с того, что гидростанции занимают в энергосистеме вполне определенную роль пиковых электростанций, т.е. тех которые быстро заполняют срочную потребность потребителей в энергосистеме и столь же быстро отсанавливаются без потери устойчивости и аварийных ситуаций (естественно в разумных пределах этой теме посвященны курсы "переходных процессов" в энергетичеких вузах, которые наши чубайсята-торгаши скупившие энергетику явно не слушали). Ни одна другая электростанция, из существующих, кроме пожалуй дизельной не обладает такой мобильностью.
Еще один неучтенный фактор, у нас волновая трехфазная энергосистема поэтому частота вращения генератора имеет принципиальное значение и никакой редуктор (я смеялся) тут не поможет.
Для удовлетворения двух вышеперечисленных условий Вам все равно придется делать "накопитель" потенциальной энергии, т.е. мы опять приходим к плотине.
Я здесь избегну гидродинамических выкладок все неплохо показал Qx15(RUS)
Затем я впоследнее время часто слышу (и здесь на форуме упоминалось) предложения заменить большие ГЭС чередой маленьких. Мысль прямо скажем дурацкая. Я не буду разводить рассуждения о качестве энергии, то бишь энтропии и эксергии, и их связи с напряжением. Присутсвующие здесь физики думаю разбираются в этом лучше. Приведу лишь конкретную техничекую причину. Для того чтобы при нынешних технологиях передать электроэнергию на большие расстояния при небольших эксергетических потерях ее напряжение должно иметь порядок десятков и сотен кВ (лень сейчас копаться в справочниках в поисках все равно Вам не нужных цифр). Повышающие трансформаторы таким образом "сожрут" у Вас львиную долю выработки этих малых электростанций. Грубо говоря, от милиарда батареек все равно не получить такого же количества энергии и такого же напряжения как и от одного пром. генератора. Я уж молчу о расходах на обслуживание.
Но не все так мрачно.
Для малой энегретики на небольших речках, да такие проекты весьма переспективны и перед развалом Советсвкого Союза их много предлагалось для небольших горных или дргугих узких быстротекущих речек. Помню была даже воплощена в железе небольшая переносная гидроэлектростанция для туристов (я тогда еще в школе учился и интересовался такими штуками). На последнем съезде ЦК КПСС была даже выдвинута идея развития малой энергетики, чтобы сгладить пиковый нагрузки с больших электростнаций и тем самым повысить общий КПД энергосистемы, но потом стало не до того.
Так что дерзайте идея интересная, но реальной альтернативы большим электростанциям она не сделает.

 Профиль  
                  
 
 Re: Гидроэнергетика.
Сообщение14.10.2009, 18:23 
Заблокирован
Аватара пользователя


27/07/06

1301
Тольятти
Батороев: Времена,на самом деле,изменились по-сути своей не очень то с 90х. Просто мы стали другими... hlop: Так никто же не предлагает немедленно демонтировать все существующие уже ГЭС! Обсуждается ведь только проектная идея на будущее!

 Профиль  
                  
 
 Re: Гидроэнергетика.
Сообщение14.10.2009, 19:21 


06/10/09
63
Вот это статья! Авторы конечно немного сомневаются в теории, но рядом же вполне реальные факты. Но тут слишком много факторов, формул, что-бы здесь все правильно посчитать. Тут эксперимент нужен и точка.

hlop в сообщении #251629 писал(а):
...гидростанции занимают в энергосистеме вполне определенную роль пиковых электростанций, т.е. тех которые быстро заполняют срочную потребность потребителей в энергосистеме и столь же быстро отсанавливаются без потери устойчивости и аварийных ситуаций (естественно в разумных пределах этой теме посвященны курсы "переходных процессов" в энергетичеких вузах, которые наши чубайсята-торгаши скупившие энергетику явно не слушали). Ни одна другая электростанция, из существующих, кроме пожалуй дизельной не обладает такой мобильностью.

Это можно решить 2 способами: Увеличить кол-во энерго-установок или создать промышленный аккумулятор.
С первым все просто: Увеличивать до тех пор, пока не удовлетворим пиковую потребность. Ведь с помощью таких установок у нас открывается 3 измерение - у нас в распоряжении весь объем воды с ее огромной инерцией, а не ее "плотинная" плоскость. Ими можно все дно усеять и удовлетворить любые постоянно растущие потребности, просто добавляя элементы со временем. А плотина - построил и все, больше не выжмешь...
Второй вариант как альтернатива. Ведь кол-во потребляемой энергии постоянно варьируется, а значит можно поставить среднее-арифметическое кол-во установок и создать аккамулятор, компенсирующий перепады потребления. Но это же государственный, гигантский масштаб! Запасать энергию можно различными способами, но мне кажется здесь самый простой в реализации, дешевый, неприхотливый и окупающий себя - электролит! Если мы строем огромные плотины, что мешает построить огромный аккамулятор! Возмем участок суши, выроем бассейн, размерами в два-три раза больше олимпийского
закроем от солнца и дождя крышей. Далее засыпем туда две кучи металлолома(анод и катод) со свалки. Зальем это раствором какой-нибудь химической хрени, которую каждый день сливают тоннами, главное, что-бы на этом металлоломе осаждались ионы, не дающие газов и валя! Вот и гиганский аккамул!
hlop в сообщении #251629 писал(а):
Еще один неучтенный фактор, у нас волновая трехфазная энергосистема поэтому частота вращения генератора имеет принципиальное значение и никакой редуктор (я смеялся) тут не поможет.
Для удовлетворения двух вышеперечисленных условий Вам все равно придется делать "накопитель" потенциальной энергии, т.е. мы опять приходим к плотине.

Ну вообще здесь планируется вначале создать энерго-систему в постоянным и низким напряжением. Затем это напряжение трансформировать в трехфазное(наверняка есть установки, хоть в КПД в 70%), и поэтапно(100в->1000в->10кв) увеличить этот трехфазный ток до приемлимого для передачи уровня. Хотя как это все сделать, без понятия :)

 Профиль  
                  
 
 Re: Гидроэнергетика.
Сообщение14.10.2009, 20:33 


23/01/07
3415
Новосибирск
hlop в сообщении #251629 писал(а):
Затем я впоследнее время часто слышу (и здесь на форуме упоминалось) предложения заменить большие ГЭС чередой маленьких.

А с чего Вы взяли, что мы обсуждаем строительство маленьких ГЭС?
Трехметровая гидроустановка - это только начало.
В последствии совместно с US и нашими кубинскими друзьями построим каскад подводных ГЭС во Флоридском проливе. :wink:
Расход воды в этом проливе в 20 раз превышает общий расход всех рек мира, скорость течения ~2 м/с и плотину не построишь - глубина до 1,5 км, а наименьшая ширина - 80 км.

А представляете, какое там количество энергии?! :shock:
Хватит на то, чтобы продавать энергию близлежащим странам, а на вырученные деньги затем потихоньку скупить всю Южную Америку. :D

 Профиль  
                  
 
 Re: Гидроэнергетика.
Сообщение15.10.2009, 16:33 
Заблокирован


22/06/08

642
Монреаль
Этот принцип давным ждввно импользуется во всем мире.Если вы используете гугл, то возле Монреаля , а он как бы стоит на острове в верхней части исполтзуетмя именно такая схема гидроэлектростанции.Никакого затопления нет.И плотины не надо, круглый год работает выработка элекитроэнергии.Здесь не используется теплоцентлали нигде.
\поэтому в доимах используется в 3 раза меньше электроэнергии для отопления домов, чем в России.
\поэтому и ненужно

 Профиль  
                  
 
 Re: Гидроэнергетика.
Сообщение15.10.2009, 18:04 


23/01/07
3415
Новосибирск
Погуглил. Ничего, кроме маловразумительных схем (http://images.yandex.ru/yandsearch?text=%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D0%BC%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B8%D1%86%D1%8B&stype=image), при помощи которых одна британская фирма пытается пустить гос. средства на ветер под воду, не нашел.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 87 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3, 4, 5, 6  След.

Модераторы: photon, profrotter, Парджеттер, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group