24. Уравнение Бернулли и расчет мощности водного потока

Предположим, что поток имеет постоянные по длине русла сечение и скорость течения воды, при этом боковая приоточность отсутствует. Для определения энергии водного потока рассмотрим его участок АВ. Воспользуемся уравнением Бернулли, которое определяет удельную энергию потока, т.е. энергию массы воды, вес которой равен 1 Н:

Где e – удельная энергия, z – геометрическая высота точки сечения над уровнем моря или над Место для формулы.произвольной плоскостью сравнения, р – давление в точке сечения потока, v – средняя скорость течения воды, - плотность воды, g=9.81 м/с2, - безразмерный коэффициент кинетической энергии, или коэффициент Кориолиса, учитывающий неравномерность распределения скорости по сечению.

Сумма z+p/( ) = h определяет запас удельной потенциальной энергии в данном сечении, т.е. запас энергии высотного положения z и энергии давления p/( ). Для всех точек сечения потока со свободной поверхностью суммарная потенциальная энергия h постоянна, т.к. с увеличением z на такое же значение уменьшается p/( ). Удельную потен­циальную энергию в сечении по­тока можно, таким образом, определять высотой отметки сво­бодной поверхности над пло­скостью сравнения. Для сечений A и В эта энергия соответствен­но равна

Слагаемое — определяет удельную кинетическую (скоростную) энергию. Уравнение (1.1) характеризует запас всей удельной энергии е в данном сечении. Согласно закону сохранения энергии в потоке жидкости энергия , выделившаяся при движении на участке АВ, равна разности энергии потока в сечениях (створах) А и В:

Принимая , разностью кинетических энергий можно пренебречь

Тогда энергия водного потока на участке АВ составит

Где - перепад уровней свободной поверхности на участке АВ

При определении полной энергии потока необходимо учесть водность потока, определяемую расходом воды Q, м³/с. Предположим, что в течение времени t через участок АВ проходит объем воды Qt, м³, вес которого составит Qtpg. Тогда полная энергия, Дж, выделившаяся на участке,

Определим мощность потока Nab, т. е. энергию, выделяющуюся за 1 с:

Выразив N_ab в киловаттах и приняв численные значения уско­рения свободного падения g=9,81 м²/с и плотности р=1000 кг/м³ (для водотоков с чистой пресной водой), получим

25. Определение мощность гэс

С помощью гидротехнических сооружений и специального оборудования можно использовать энергию водного потока, установив турбину и пропуская через них расход Q под созданным напором H, можно получить соответствующую мощность N.

Обеспеченная среднесуточная мощность - это мощность, которая обеспечивается водотоком в течение заданного периода времени (месяц) и выражается в %.

Расчетная обеспеченность выбирается в зависимости от технико-экономического расчета с учетом характеристик системы удельного веса ГЭС в энергосистеме.

Определение среднесуточной мощности:

,

где Q_i - расход реки в данный расчетный период;

H_i - напор в створе гидроузла в данный расчетный период;

η_а - коэффициент полезного действия агрегата (η_а = 0,87).

м³/с,

где N_{раб. гар -} рабочая гарантированная мощность ГЭС (определяется графически);

Hр. - средневзвешенный напор (расчетный), м;

ηа. - КПД агрегата.