水力发电为什么不让水流竖直下落冲击发电机的叶片?
▍水力发电为什么不让水流竖直下落冲击发电机的叶片?
这个问题问的好。水力发电,之所以不让水流竖直下冲发电机的叶片,因为水流直接冲击在发电机的叶片上,冲击力很大,发电机震动很大,容易损坏设备。所以让水流垂直下落冲击发电机叶片看似可用,其实是不可用的。现在采用的这种横向水流带动发电机叶片旋转的发电模式是最稳定最靠谱的。
▍水力发电为什么不让水流竖直下落冲击发电机的叶片?
朋友们好,我是电子及工控技术,我来回答这个问题。我们知道一般的水电站发电机组的功率都比较大,发电机组需要由相应的水轮机组来带动,这就涉及到如何选用水轮机组的问题。众所周知,水力发电就是利用水位的落差,通过水轮机带动发电机产生电力,从能量的转换关系来看,它先是把水的位能转化为水轮的机械能,再以机械能去推动发电机,从而得到源源不断地电能。
一般水利发电站都是一个综合性的水利工程,它不但能够发电,还能够调节水量,起到泄洪排沙的作用。因此在建造水电站时要综合考虑各方面的因素,特别是大容量的水力发电站,水的落差比较大,有的会有几十米的落差,因此水的压强也比较大,如果用水流竖直下落方式冲击水轮机叶片的话,我认为水轮机叶片会承受不住如此大的水流,会使水轮机叶片磨损严重,严重缩短水轮机叶片的使用寿命,我们从“滴水穿石”的道理中就能悟出这个道理。
另外用水流竖直下落冲击水轮叶片会使水轮机转动的速度不是匀速,使水轮机有较大的振动,影响发电的质量。我们从水利发电所用的重要设备之一的水轮机类型来看,有冲击式水轮机,它就是把落差形成的水头变为速度,使水头作用在装有叶片的叶轮机上,这种水轮机使用在小型水力发电站中。
在大型的水电站使用的都是斜流水轮机,它是把由水的压差形成的具有压头的流水流入叶轮,水流出时产生的反动力使水轮机旋转,从而带动发电机进行发电。现在大部分水力电站都是采用这种水轮机组带动发电机的。
总的来说,让水流竖直下落冲击发水轮机的叶片属于冲击式,会对水轮叶片造成较大冲击,影响叶片的使用寿命;另一种是利用压差传动水轮机的,转速比较均匀,使用也更为广泛。
以上就是我对这个问题的回答,欢迎朋友们讨论、分享,感谢点赞。
▍水力发电为什么不让水流竖直下落冲击发电机的叶片?
水库大坝不管是重力坝还是拱坝,其横截面都是梯形的,只为应对上游水压,下游坡面垂直不了。水从高处往下流,水束有一个外溢飘洒的势能,必须有隔断或水管加以约束引导,如果这个水管是垂直的,比如引水式电站,那它的重量加上水的冲击力,将大得难以想象,电站厂房的基座将难以承受,建造难度也极大。
这是遵循科学,顺应自然,节省投资的结果。
瀑布的水是近似垂直下泻的,世界上有很多瀑布水电站。由于水流的冲蚀作用,瀑布的上沿是不稳定的,所以瀑布电站都是引水式电站,引水管都是倾斜的,同上理。
▍水力发电为什么不让水流竖直下落冲击发电机的叶片?
1⃣️你细想想,水从天上瓢泼下来时水柱是分散的,这是因为水受空气阻力,加之水是没有抱团的特性,所以从高处坠落的水柱只能产生分散不等称的冲击力,对发电机叶轮的合力推转动力不如从大坝缺口产生的集中水流倾泻的动力大。
2⃣️我们习惯用水流比作电流,水流的强大与水库蓄水总量及水位落差相关,泻洪决口处的水柱是集中的冲击力大,而流向远处的洪流是分散的力量。
3⃣️再说,竖直的水流缺少后续水流的推动冲击力,而利用水坝缺口让水压产生的落差其水流的冲击力更大。
4⃣️如何能合理利用泻洪的功效让发电机叶片产生最大的连续均衡的推动力,不应该让水流竖直下落冲击发电机叶片。
谢谢!
▍水力发电为什么不让水流竖直下落冲击发电机的叶片?
水力发电不能让水流垂直地冲击水轮机叶片。水往低处流,水力发电是利用水流的特点,将高处的水从导流槽中流下推动水轮机。水轮机动了带动发电机转子发电机转子切割磁感线就产生电流,电流经变压器就输送出来了。水力发电当然不能将水流垂直推动水轮机,因为发电设备不能承受其水流冲击力。
水流有不能形变的特点。所以我们电力工程师,设计发电厂导水槽时就有个斜面;用斜面引导水流,既保证了水的动能势能又不会冲坏设备。如果把导流槽设计成垂直的,那么水的冲击力会变得很大,水轮机的叶片也会变形出故障;久而久之,设备会在强大的冲击力下损坏。我们建电站,当然想让它安全运行,自然要把水流导流槽设计成经济合理的角度。
我们玩抓鱼拦小河。水拦高了, 河流可能要溃坝,是因为拦水流的石头泥巴不能承受水的压力。所以工程师设计水坝导流槽,就有个既经济又合理的角度,不可能将水流垂直地冲击水轮机:因为受垂直的水流冲击很可能使设备冲坏。因为不高的水流冲击力就很大,像我在洪湖电厂尾水锚鱼,一块砖头被水冲击我就拉不住它。洪湖电站水流高程不过十多米。
水电站的水流冲击力很大。因水的不变形的特性,它轻轻就可以推动水轮机叶片。就像我看过一个视频,小伙把小水沟拦着、几十厘米的高程就可以发电,只不过他的电量比较少。如果几十米甚至上百米的水流,垂直落在水轮机叶片上,巨大的冲击力肯定会把水轮机损坏。所以正规的电站,它的堤坝高程和导流槽都建有角度,尤其是后者建有倾斜面。这样导出的水流才不会损坏设备。谢谢题主的提问。
残阳余晖3
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