Alternatieve Energie Tutorials
Waterrad Ontwerp voor Micro-Hydro-Energie
Hydro-Energie is de technologie die zet de energie van bewegend water in mechanische of elektrische energie, en een van de eerste apparaten gebruikt voor het omzetten van de energie van bewegend water in bruikbare werk was het Waterrad., Waterwiel ontwerp is in de loop van de tijd geëvolueerd met een aantal waterwielen verticaal georiënteerd, sommige horizontaal en sommige met uitgebreide katrollen en tandwielen bevestigd, maar ze zijn allemaal ontworpen om dezelfde functie te doen en dat is ook, “zet de lineaire beweging van het bewegende water in een roterende beweging die kan worden gebruikt om een stuk van machines aangesloten op het via een roterende as”.,
Begin Waterrad Ontwerp waren heel primitieve en eenvoudige machines bestaande uit een verticale houten wiel met houten schoepen of emmers vaste even hun omtrek alle ondersteunde op een horizontale as met de kracht van het water stroomt onder het indrukken van de wiel in een tangentiële richting tegen de bladen.,
Deze verticale waterwielen waren enorm superieur aan het eerdere horizontale waterwielontwerp door de oude Grieken en Egyptenaren, omdat ze efficiënter konden werken om het momentum van het bewegende water in kracht te vertalen. Vervolgens werden katrollen en tandwielen aan het waterwiel bevestigd, waardoor de draaiende as van horizontaal naar verticaal kon worden veranderd om molenstenen, zaaghout, erts te pletten, te stampen en te snijden, enz.,
typen Waterwielontwerp
De meeste waterwielen, ook wel watermolens of gewoon waterwielen genoemd, zijn verticaal gemonteerde wielen die rond een horizontale as draaien, en deze soorten waterwielen worden ingedeeld op basis van de manier waarop het water op het wiel wordt aangebracht, ten opzichte van de as van het wiel. Zoals u kunt verwachten, waterwielen zijn relatief grote machines die draaien bij lage hoeksnelheden, en hebben een lage efficiëntie, als gevolg van verliezen door wrijving en het onvolledige vullen van de emmers, enz.,
de werking van het water dat tegen de wielen emmers of peddels duwt, ontwikkelt koppel op de as, maar door het water op deze peddels en emmers vanuit verschillende posities op het wiel te richten, kunnen de draaisnelheid en de efficiëntie ervan worden verbeterd. De twee meest voorkomende soorten waterwiel ontwerp is de “undershot waterwheel”en de ” overshot waterwheel”.,
het ontwerp van het Onderdoorlopen waterwiel
het ontwerp van het Onderdoorlopen waterwiel
Het ontwerp van het Onderdoorlopen waterwiel, ook bekend als een “stream wheel”, was het meest gebruikte type waterwiel ontworpen door de oude Grieken en Romeinen omdat het het eenvoudigste, goedkoopste en gemakkelijkste type wiel is om te bouwen.
bij dit type waterwielontwerp wordt het wiel eenvoudig direct in een snelstromende rivier geplaatst en van bovenaf ondersteund., De beweging van het water hieronder creëert een duwende actie tegen de ondergedompelde peddels op het onderste deel van het wiel waardoor het slechts in één richting ten opzichte van de richting van de stroming van het water kan draaien.
dit type waterwielontwerp wordt over het algemeen gebruikt in vlakke gebieden zonder natuurlijke helling van het land of waar de waterstroom voldoende snel beweegt. Vergeleken met de andere waterwielontwerpen is dit type ontwerp zeer inefficiënt, waarbij slechts 20% van de potentiële waterenergie wordt gebruikt om het wiel daadwerkelijk te draaien., Ook wordt de waterenergie slechts één keer gebruikt om het wiel te draaien, waarna het met de rest van het water wegstroomt.
een ander nadeel van het onderdoorlopen waterrad is dat het grote hoeveelheden water met snelheid vereist. Daarom liggen onderdoorlopende waterwielen meestal aan de oevers van rivieren omdat kleinere beken of beken niet genoeg potentiële energie in het bewegende water hebben.,
een manier om de efficiëntie van een onderdoorlopen waterwiel enigszins te verbeteren, is door een percentage van het water in de rivier af te leiden langs een smal kanaal of kanaal, zodat 100% van het omgeleide water wordt gebruikt om het wiel te draaien. Om dit te bereiken moet het onderdoorschot wiel smal zijn en zeer nauwkeurig in het kanaal passen om te voorkomen dat het water rond de zijkanten ontsnapt of door het aantal of de grootte van de peddels te vergroten.,
het ontwerp van het waterwiel
het ontwerp van het waterwiel
Het ontwerp van het waterwiel is het meest voorkomende type waterwielontwerp. Het overschotwaterwiel is gecompliceerder in de constructie en het ontwerp dan het vorige onderdoorlopende waterwiel omdat het emmers of kleine compartimenten gebruikt om zowel het water te vangen als vast te houden.
deze emmers vullen zich met water dat aan de bovenkant van het wiel naar binnen stroomt., Het gravitatiegewicht van het water in de volle emmers zorgt ervoor dat het wiel om zijn centrale as draait als de lege emmers aan de andere kant van het wiel lichter worden.
dit type waterrad maakt gebruik van zwaartekracht om zowel het uitgangsvermogen als het water zelf te verbeteren, waardoor overlopen waterwielen veel efficiënter zijn dan onderdoorlopen omdat bijna al het water en zijn gewicht wordt gebruikt om het uitgangsvermogen te produceren. Maar zoals voorheen wordt de waterenergie slechts één keer gebruikt om het wiel te draaien, waarna het met de rest van het water wegstroomt.,
Overschotwaterwielen hangen boven een rivier of beek en zijn over het algemeen gebouwd op de zijkanten van heuvels en zorgen voor een watertoevoer van bovenaf met een lage kop (de verticale afstand tussen het water bovenaan en de rivier of beek eronder) van 5 tot 20 meter. Een kleine dam of stuw kan worden gebouwd en gebruikt om zowel kanaal en verhoging van de snelheid van het water naar de top van het wiel waardoor het meer energie, maar het is het volume van het water in plaats van de snelheid die helpt het wiel te draaien.,
in het algemeen worden overlopen waterwielen zo groot mogelijk gebouwd om de grootst mogelijke hoofdafstand te geven voor het zwaartekrachtgewicht van het water om het wiel te draaien. Waterwielen met een grote diameter zijn echter ingewikkelder en duurder om te bouwen vanwege het gewicht van het wiel en het water.
wanneer de afzonderlijke emmers met water zijn gevuld, zorgt het zwaartekrachtgewicht van het water ervoor dat het wiel in de richting van de waterstroom draait., Als de draaihoek dichter bij de bodem van het wiel komt, komt het water in de emmer uit in de rivier of stroom eronder, maar het gewicht van de emmers die erachter draaien zorgt ervoor dat het wiel verder gaat met zijn rotatiesnelheid. De lege emmer gaat verder rond het draaiende wiel totdat het weer naar de top weer klaar om te worden gevuld met meer water en de cyclus herhaalt. Een van de nadelen van een overgeschoten waterwielontwerp is dat het water slechts één keer wordt gebruikt als het over het wiel stroomt.,
het Waterwielontwerp van de Pitchback
het waterwielontwerp van de Pitchback
Het Waterwielontwerp van de Pitchback is een variatie op het vorige overgeschoten waterwiel, omdat het ook het zwaartekrachtgewicht van het water gebruikt om het wiel te helpen draaien, maar ook de stroom van het afvalwater eronder gebruikt om een extra duw te geven. Dit type waterwiel ontwerp maakt gebruik van een lage kop toevoer systeem dat het water in de buurt van de top van het wiel van een pentrough hierboven voorziet.,
In tegenstelling tot het bovendoorlopende waterwiel dat het water direct over het wiel leidde waardoor het in de richting van de stroming van het water draaide, voert het waterwiel verticaal naar beneden door een trechter en in de emmer eronder waardoor het wiel in de tegenovergestelde richting van de stroming van het water erboven draait.
net als het vorige overgeschoten waterwiel, zorgt het zwaartekrachtgewicht van het water in de emmers ervoor dat het wiel tegen de klok in draait., Als de draaihoek de bodem van het wiel nadert, leegt het water dat in de emmers zit beneden. Als de lege emmer is bevestigd aan het wiel, het blijft draaien met het wiel als voorheen totdat het weer naar de top weer klaar om te worden gevuld met meer water en de cyclus herhaalt.
het verschil deze keer is dat het afvalwater dat uit de roterende emmer wordt geleegd, wegvloeit in de richting van het roterende wiel (omdat het nergens anders heen kan), vergelijkbaar met het principaal van het onderdoorlopende waterwiel., Het grote voordeel van het pitchback waterwiel is dus dat het de energie van het water tweemaal gebruikt, eenmaal van boven en eenmaal van onderen om het wiel om zijn centrale as te draaien.
het resultaat is dat de efficiëntie van het ontwerp van het waterwiel sterk wordt verhoogd tot meer dan 80% van de waterenergie, omdat het wordt aangedreven door zowel het gravitaionale gewicht van het binnenkomende water als door de kracht of druk van water dat van bovenaf in de emmers wordt geleid, evenals door de stroom van het afvalwater van beneden dat tegen de emmers drukt., Het nadeel van een pitchback waterwiel is echter dat het een iets complexere watervoorziening direct boven het wiel met glijbanen en pentroughs nodig heeft.
het Breastshot-waterwiel
het Breastshot-Waterwielontwerp
Het Breastshot-Waterwielontwerp is een ander verticaal gemonteerd waterwielontwerp waarbij het water ongeveer halverwege op ashoogte, of net boven het water, in de emmers terechtkomt en vervolgens onderaan naar buiten stroomt in de draairichting van de wielen., Over het algemeen wordt het borstschot waterwiel gebruikt in situaties waar de kop van het water onvoldoende is om een overschot of pitchback waterwielontwerp van bovenaf aan te drijven.
het nadeel is dat het gravitatiegewicht van het water slechts voor ongeveer een kwart van de rotatie wordt gebruikt, in tegenstelling tot voorheen, die voor de helft van de rotatie was. Om deze lage kophoogte te overwinnen, worden de waterwielen breder gemaakt om de benodigde hoeveelheid potentiële energie uit het water te halen.,
Breastshot waterwielen gebruiken ongeveer hetzelfde gravitatiegewicht van het water om het wiel te draaien, maar aangezien de kophoogte van het water ongeveer de helft is van die van een typisch overshot waterwiel, zijn de emmers veel breder dan eerdere waterwielontwerpen om het volume van het in de emmers gevangen water te vergroten. Het nadeel van dit type ontwerp is een toename van de breedte en het gewicht van het water dat door elke emmer wordt gedragen., Net als bij het pitchback-ontwerp gebruikt het breastshot-wiel twee keer de energie van het water, omdat het waterwiel is ontworpen om in het water te zitten, waardoor het afvalwater kan helpen bij de rotatie van het wiel terwijl het stroomafwaarts wegstroomt.
genereer elektriciteit met behulp van een waterwiel
in het verleden werden waterwielen gebruikt voor het Malen van meel, granen en andere dergelijke mechanische taken. Maar waterwielen kunnen ook worden gebruikt voor de opwekking van elektriciteit, een Waterkrachtsysteem genoemd., Door een elektrische generator aan te sluiten op de roterende as van de waterwielen, direct of indirect met behulp van aandrijfriemen en katrollen, kunnen waterwielen worden gebruikt om 24 uur per dag Continu stroom op te wekken, in tegenstelling tot zonne-energie. Als het waterwiel correct is ontworpen, kan een klein of “micro” hydro-elektrisch systeem voldoende elektriciteit produceren om verlichting en/of elektrische apparaten in een gemiddeld huis aan te drijven.
zoek naar Waterwielgeneratoren die zijn ontworpen om het optimale vermogen bij relatief lage toerentallen te produceren., Voor kleine projecten kan een kleine gelijkstroommotor worden gebruikt als een generator met lage snelheid of een alternator voor auto ‘ s, maar deze zijn ontworpen om te werken bij veel hogere snelheden, zodat een vorm van gearing nodig kan zijn. Een windturbine generator maakt een ideale waterwiel generator omdat het is ontworpen voor lage snelheid, hoge output werking.,
als er een vrij snel stromende rivier of beek in de buurt van uw huis of tuin is die u kunt gebruiken, dan kan een kleinschalig waterkrachtsysteem een beter alternatief zijn voor andere vormen van hernieuwbare energiebronnen, zoals “windenergie” of “zonne-energie”, omdat het veel minder visuele impact heeft. Ook net als wind-en zonne-energie, met een net aangesloten kleinschalig waterwiel ontworpen generatiesysteem aangesloten op het lokale elektriciteitsnet, kan alle elektriciteit die u genereert maar niet gebruikt worden terug verkocht aan het elektriciteitsmaatschappij.,
in de volgende tutorial over Hydro-energie zullen we kijken naar de verschillende soorten turbines die beschikbaar zijn die we kunnen koppelen aan ons waterwielontwerp voor de opwekking van hydro-energie. Voor meer informatie over Waterwielontwerp en hoe u uw eigen elektriciteit kunt opwekken met de kracht van water, of meer informatie over de verschillende waterwielontwerpen die beschikbaar zijn, of om de voor-en nadelen van waterwielenergie te verkennen, klik dan hier om uw exemplaar bij Amazon today te bestellen over de principes en constructie van waterwielen die kunnen worden gebruikt voor het opwekken van elektriciteit.,