1.3 Задание для самостоятельного решения

Рассчитать гелиоустановку с плоскими солнечными коллекторами для фермерского хозяйства своего района. Гелиоустановка рассчитана на круглогодичную работу, предназначена для горячего водоснабжения 1Х голов КРС из расчёта расхода воды 100 л на голову (Х – последняя цифра зачётной книжки). Температура воды 323°К (50°С). Гелиоустановка выполняется по схеме с естественной циркуляцией и параллельно-последовательным соединением солнечных коллекторов. Каждый параллельный контур имеет два последовательно соединенных коллектора.

1.4 Методические рекомендации

Для экономии времени практического занятия расчёт провести только для средних месяцев каждого сезона – января, апреля, июля, октября. Оптимальный угол наклона ПСК φ для условий РБ при круглогодичном использовании составляет 45˚, при использовании в летний сезон - 25˚, при использовании в зимний сезон - 70˚. Для расчётов можно принять:; при α=0,9;.Результаты расчётов коэффициентов использования и обеспеченности свести в таблицу 1.6

Таблица 1.6 Результаты расчётов коэффициента использования и коэффициента обеспеченности для различных площадей коллекторов

Необходимая площадь коллекторов

Подобранная площадь коллекторов

январь

апрель

июль

октябрь

За год

Кисп

Коб

Кисп

Коб

Кисп

Коб

Кисп

Коб

Кисп

Коб

Янв

Апр

Июль

Окт.

Практическое занятие №2 Расчет конструктивных и технологических параметров гидроэлектростанции с поперечно-струйной турбиной.

Цель занятия: изучению конструкции поперечно-струйной турбины, формирование навыков расчёта и проектирования малых ГЭС на примере активной турбины.

2.1 Краткие теоретические сведения

При расходах воды до 0,8 м³/с и мощности ГЭС более 3 кВт целесообразно применять активные поперечно-струйные (их еще называют двукратные) турбины (рис. 2.1). Работа этих турбин экономична и при больших расходах воды и мощности до 30 кВт. Экономичность их применения обусловлена необходимостью пуска наиболее мощных двигателей, пуск которых не обеспечивается прямоточными турби­нами.

Рисунок 2.1 Схема активной поперечно-струйной турбины:

1 — напорный водовод; 2 — за­твор; 3 — рабочее колесо.

Поперечно-струйная турбина имеет сравнительно простую конструкцию. У данной турбины вода дважды попадает на лопасти рабочего колеса, отдавая ему энергию. Турбину обычно делят на две части: 1/3 и 2/3 ширины рабочего колеса. В зависимости от де­бита реки открывают или на 1/3 рабочего колеса, или на 2/3 или полностью. Такое деление и подключение рабочего колеса обеспечивают эффективную работу одного типоразмера поперечно-струйной турбины в ши­роком диапазоне расхода воды.

Учитывая простоту конструкции поперечно-струй­ной турбины, ее производство может быть организова­но даже силами самих частных и фермерских хозяйств, колхозов, и других сельскохозяйственных пред­приятий.

Для подвода энергии водотока часто используется деривационная схема ГЭС (Рис. 2.2). В целях эффективного использования энергии во­дотока деривационные водоводы должны обеспечи­вать пропуск необходимого количества для работы ГЭС воды с наименьшими потерями. Деривационные водоводы могут быть выполнены по безнапорной или напорной схеме. Для небольших стационарных ГЭС, устанавливае­мых в горной местности, целесообразны водоводы, комбинированные из стационарных безнапорных же­лезобетонных лотков и напорных стальных трубопро­водов.

Безнапорные лотки 2 (рисунок 2.2) размещают в за­висимости от рельефа местности: или на грунте, или на опорных конструкциях.

Рисунок 2.2 Схема деривационной ГЭС:

1 – водозаборное устройство; 2 – безнапорный участок водовода (лоток); 3 – опорная конструкция водовода; 4 – напорный бассейн; 5 – напорный участок водовода; 6 – гидроэлектроагрегат; 7 – поперечное сечение безна­порного участка водовода

Напорный участок водовода (обычно стальной тру­бопровод) устанавливают непосредственно на спусках перед электростанцией, он служит для создания необ­ходимого напора непосредственно на гидроэнергоагрегате. Эти участки имеют сравнительно небольшую протяженность.

При строительстве безнапорного участка дерива­ции очень важен выбор уклона iдна канала, от кото­рого зависит скорость потока воды в нем. При малых скоростях потока может заилиться или зарасти водовод, а в зимнее время – образоваться шуга, ледяной покров и возникнуть заторы. В то же время, при больших скоростях воды на­блюдаются значительные потери напора, а следова­тельно и мощности ГЭС. Поэтому скорость водотока в деривации должна быть от 1,0 до 1,5 м/с.