בחירת מولد טורבינה מימית: מדידת גובה וזרימה

כדי לקבוע אם נחל מתאים ליצירת חשמל ומאיזה 용ד של טורבינה הידרולית יש לבחור, הצעד הראשון הוא למדוד שני נתונים עיקריים: גובה המפל וזרימת המים. שני הנתונים האלה קובעים את כושר היצירת החשמל ושמשמשים כבסיס לבחירת הטורבינה ההידרולית והצעת המחיר.

המדידה אינה דורשת מהנדסים מקצועיים; כל שדרוש הוא טלפון סלולרי ודלוק.

מדידת גובה המפל

גובה המפל מתייחס להפרש הגובה האנכי בין נקודת הכניסה לנקודת ההתקנה של הטורבינה ההידרולית. הוא נמדד במטרים. קיימים שני סוגי גבהי מפל: גובה ברוטו וגובה נטו.

הראש הגלוי מתייחס לירידה האנכית בין רמות המים במעלה הזרם ובמורד הזרם, כלומר ההפרש הגובהי התיאורטי הכולל; בעוד שהראש הנקי מתייחס לירידה האמיתית הניתנת לשימוש של טורבינת המים. בשל אובדן החיכוך שגורם זרימת המים בצינור הקליטה (צינור הלחץ), הראש הנקי תמיד קטן במעט מהראש הגלוי. זהו היסוד לחישוב היצירת החשמל האמיתית.

ישנם שלושה שיטות מדידה נפוצות בעיקר:

יישומון טלפון נייד – מד גובה

פתחו את פונקציית מדידת הגובה בטלפון הנייד שלכם (ב-iPhone ניתן להשתמש ביישומון "המצפן" המובנה; בטלפונים אנדרואיד ניתן להוריד יישומון מדידת גובה בחינם). רשמו את הגובה בנקודת הקליטה המוכנה מראש, לאחר מכן הלכו לנקודת ההתקנה המוכנה מראש של טורבינת המים ורשמו שוב. ההפרש בין שתי הקריאה הוא גובה הראש של המים. תהליך זה נמשך כ-דקות שתיים בלבד. ביצוע מספר מדידות והחזרת ממוצע יכול לצמצם שגיאות.

מד לחץ

אם צינור המים כבר מותקן, ניתן להתקין מד לחץ בקצה הצינור. סגרו את השסתום כדי לעצור את זרימת המים בצינור. הקריאה ברגע זה מתאימה ללחץ מדוד. הקשר להמרה הוא: 1 בר ≈ 10 מטרי ראש מים, 1 מגה-פסקל ≈ 100 מטרי ראש מים. כאשר השסתום פתוח וטורבינת המים פועלת באופן נורמלי, הערך שמוצג על מד הלחצים הוא ראש המים הנקי.

מד מפלס או GPS

אם תנאי האתר מאפשרים, השימוש במידת מפלס כדי למדוד את הפרש גבהי המים בין הזרם העליון והזרם התחתון הוא השיטה המדויקת ביותר. לחלופין, ניתן להשתמש גם במכשיר GPS עם פונקציית מדידת גובה לשם המדידה.

מדידת זרימה

זרימה מתייחסת לנפח המים הזורמים דרך נקודה מסוימת ביחידת זמן, ומדידה נפוצה היא במטרים מעוקבים לשנייה (מ״ק/ש) או בליטרים לשנייה (ל/ש). רק כאשר ידוע שיעור הזרימה אפשר לבחור בצורה טובה יותר את טורבינת המים המתאימה. בהתאם לגודל מקור המים, קיימות שתי שיטות מדידה פרקטיות.

שיטת הדלי: מתאימה לזרימות קטנות

לזרימות קטנות, זו השיטה הפשוטה והמדויקת ביותר:

● להשתמש באבנים או בלוחות עץ כדי לכוון את המים ליציאה אחת בלבד;

● להניח דלי מים בעל קיבולת ידועה מתחת ליציאה ולשעון את הזמן שבו הוא מתמלא באמצעות שעון עצם בטלפון הנייד;

● זרימה = קיבולת הדלי / זמן המילוי (שניות).

לדוגמה, אם סל של 20 ליטר יכול להתמלא ב-4 שניות, אז קצב הזרימה הוא 20 ÷ 4 = 5 ליטר לשנייה. חשוב לציין שעלינו לבצע מספר מדידות ולמצע אותן כדי לקבל תוצאה מדויקת ואמינה יותר.

שיטה חתך-רבים: מתאימה לערוצים גדולים של זרימת מים

כאשר קצב הזרימה גבוה מדי והשימוש בסל אינו נוח, ניתן להשתמש בשיטה החתך-רבים למדידת קצב הזרימה של המים (ומקרה זה מתאים גם מאוד להתקנת מחולל טורבינה מים גדול יותר):

● מדידת שטח החתך: הכפל את רוחב הערוץ בעומק המים כדי לקבל את השטח A (מ״ר). אם צורת הערוץ לא סדירה וקשה למדידה, ניתן לחלק אותה לכמה חלקים, למדוד כל חלק בנפרד ולאחר מכן לסכם את התוצאות.

● מדידת מהירות הזרימה: השליכו עלים או עצמים צפים אחרים למשטח המים ורשמו את הזמן שיקח להם לנוע מרחק מסוים (למשל, 10 מטר). חלקו את המרחק בזמן כדי לקבל את מהירות הזרימה V (מ'/ש').

● הנוסחה לחישוב שיעור הזרימה היא: Q = שטח החתך A × מהירות הזרימה V.

באופן דומה, יש לבצע גם כאן מספר מדידות ולחשב את הממוצע שלהן.

לאחר מדידת גובה המים ומהירות הזרימה, נוכל להציג בפניכם את הנתונים, ונבחר עבורכם את מولد טורבינת המים המתאים ביותר.