Избор на водна турбина и генератор: измерване на напор и дебит

За да се определи дали един поток е подходящ за производство на електроенергия и какъв размер хидротурбинен генератор е подходящ, първата стъпка е измерването на два ключови параметъра: напор и разход на вода. Тези два параметъра определят капацитета за производство на енергия и са основа за избора и ценовото предложение за хидротурбинен генератор.

Измерването не изисква професионални инженери; достатъчни са само мобилен телефон и кофа.

Измерване на напора

Напорът се отнася до вертикалната височина между входа и точката на инсталиране на хидротурбинния генератор. Измерва се в метри. Има два типа напор: брутен напор и нетен напор.

Грубата височина се отнася до вертикалното падане между нивата на водата в горното и долното течение, което представлява теоретичната обща височинна разлика; докато нетната височина се отнася до действително използваемото падане на водната турбина-генератор. Поради загубите от триене, причинени от протичането на водата през подаващата тръба (налягаща тръба), нетната водна височина винаги е малко по-малка от грубата водна височина. Това е основата за изчисляване на действителното производство на електроенергия.

Има предимно три често използвани метода за измерване:

Мобилно приложение – Висотомер

Отворете функцията за измерване на надморската височина на вашия мобилен телефон (на iPhone може да се използва вграденото приложение „Компас“; на Android телефони може да се изтегли безплатното приложение за измерване на височина). Запишете надморската височина в предварително определената точка на водозабора, след това се придвижете до предварително определената точка за инсталиране на хидротурбината и запишете отново. Разликата между двете показания е височината на водния стълб. Този процес отнема само около две минути. Извършването на няколко измервания и изчисляването на средно аритметично от тях може да намали грешките.

Манометър

Ако водопроводната тръба вече е инсталирана, манометър може да се монтира в края на тръбата. Затворете крана, за да спрете водния поток в тръбата. Показанието в този момент съответства на манометричното налягане. Връзката за преобразуване е: 1 bar ≈ 10 метра воден стълб, 1 MPa ≈ 100 метра воден стълб. Когато кранът е отворен и хидротурбината работи нормално, стойността, показвана от манометъра, е чистата височина на водния стълб.

Нивелир или GPS

Ако условията на място позволяват, използването на нивелир за измерване на разликата в нивото на водата между горното и долното течение е най-точният метод. Алтернативно може да се използва GPS устройство с функция за измерване на надморската височина.

Измерване на оттока

Оттокът се отнася до обема вода, който протича за единица време, обикновено измерен в кубични метри в секунда (m³/s) или литри в секунда (L/s). Само като се знае скоростта на оттока, може да се направи по-добра избор на подходящ генератор с водна турбина. В зависимост от размера на водния източник има два практически метода за измерване.

Метод на кофата: Подходящ за малки оттоки

За малки оттоки това е най-простият и най-точен метод:

● Използвайте камъни или дървени дъски, за да насочите водата към единичен изход;

● Поставете под изхода кофа с известен капацитет и използвайте секундомера на мобилния си телефон, за да запишете времето, необходимо за пълненето ѝ;

● Отток = Капацитет на кофата / Време за пълнене (s).

Например, ако кофа с обем 20 л се напълва за 4 секунди, тогава дебитът е 20 / 4 = 5 л/с. Важно е да се отбележи, че трябва да се извършат няколко измервания и да се изчисли средната им стойност, за да се получи по-точен и надежден резултат.

Метод на напречното сечение: приложим за по-големи водни канали

Когато дебитът е твърде висок и използването на кофа е неудобно, може да се използва методът на напречното сечение за измерване на водния дебит (а тази ситуация също е доста подходяща за използване на по-голям воден турбинен генератор):

● Измерете напречното сечение: Умножете широчината на канала по дълбочината на водата, за да получите площта A (m²). Ако формата на канала е неправилна и трудна за измерване, тя може да се раздели на няколко части, да се измери всяка отделно и след това да се сумират получените стойности.

● Измерете скоростта на течението: Пуснете листа или други плаващи предмети по повърхността на водата и запишете времето, необходимо за изминаване на определено разстояние (например 10 м). Разделете разстоянието на времето, за да получите скоростта на течението V (м/с).

● Формулата за изчисляване на дебита е: Q = Площ на напречното сечение A * Скорост на течението V.

По същия начин тук също трябва да се направят няколко измервания и да се изчисли средноаритметичната им стойност.

След като измерим водния напор и дебита, можем да ви представим данните и ще подберем най-подходящия генератор с водна турбина за вас.