История развития гидротурбин

Энергию потока жидкости человек начал использовать несколько тысячелетий назад. Именно водяные двигатели – примитивные водяные колеса – первыми в древности стали использоваться для облегчения физического труда. Эти водяные колеса по сути дела являлись первыми гидравлическими машинами, преобразующими движение потока капельной жидкости в движение рабочего органа. Вначале использовалась только кинетическая энергия потока жидкости. Колесо, снабженное плоскими лопатками, опускалось в воду, и течение заставляло его вращаться. Полезная мощность была невелика и пропорциональна размеру лопатки.

Позднее было подмечено, что если такое колесо поместить под естественный водопад, где поток жидкости обладает концентрированной кинетической энергией, можно получить большую мощность. Но и в этом случае нельзя использовать всю энергию потока, поскольку невозможно всю воду пропустить через водяное колесо.

Тем не менее, водяное колесо широко использовалось в древности как механическое устройство для преобразования энергии падающей воды в энергию вращательного движения. При подъеме воды на некоторый уровень в ней запасается соответствующая этому уровню потенциальная энергия, поэтому падающая вода может совершать работу. Различают три основных вида водяного колеса: подливное (нижнебойное),  среднебойное и наливное (верхнебойное).

Подливное колесо (а)– самое древнее, им с незапамятных времен пользовались древние египтяне и персы в своих черпаковых подъемниках воды, которые известны теперь под названием норий. В простейшем водяном колесе на ободе установлены прямые лопатки так, чтобы нижние лопатки погружались в водный поток. Течение давит на лопатки, и колесо вращается. В дальнейшем для увеличения отбора энергии из водного источника лопатки колеса стали делать в виде ковшей. В потоке с некоторым перепадом уровня воды используют среднебойное колесо (б) вместе в направляющим аппаратом (желобом с затвором, которым и регулируется набегающий водный поток).

Когда высота перепада достигает диаметра колеса или превышает его, устанавливают наливное (верхнебойное) колесо (в). До эпохи Возрождения использовались только подливные колеса, остальные виды водяных колес стали известны позже. Первые водяные колеса делались из дерева, позднее в них стали использовать металлические детали.

Увеличение единичной мощности водяного колеса возможно при увеличении его диаметра, поэтому с появлением в начале XIX в. гидравлических турбин водяные колеса утратили своё значение. Теперь они используются лишь в малых энергетических установках.

This entry was posted in Новости. Bookmark the permalink.