Техногенный август

[0402]

Да, про "гастарбайтеров" уже читал...
Вчера по ящику показывали заседание правительства, где Кудрин отчитался о перечислении 76 млн на компенсации семьям погибших, по 1 млн на каждого.

Это только штатным сотрудникам СШГЭС.
Представьте ситуацию - две семьи живут в одном подъезде, обе потеряли кормильца в одной катастрофе. Только один был в штате, на смене, а другой - там же, на работе, в той же смене, но в штате какого-то ЗАО, принадлежащего некоему чиновнику в Москве.
Их отпевать будут вместе, и горе в их семьях поровну...
Одна семья получит лимон бабла, другая кукиш без масла

Но 4% энергопотреблений страны - это уже далеко "в особо крупных"...

"Богатство отдельных россиян будет произрастать Сибирью".
М.Ломоносов

Там вообще полная жопа. Внезапно выяснилась, что наша богатейшая страна в состоянии производить не более двух гидроагрегатов в год, и то при колоссальном напряге всей промышленности.
Но при этом доставить их на СШГЭС невозможно: железной дороги уже нет (осталься только местный замкнутый участок, используемый как трамвай для доставки рабочих), а доставить по реке тоже уже нельзя, т.к. ниже по течению река уже перекрыта следующей плотиной, которой не было при строительстве СШГЭС.

PS: по свидетельству одного из членов комиссии, все они очень "надеялись на теракт". Не подтвердилось, придется разбираться среди своих...

[Bell]

Казалось бы - причем здесь космонавтика? Ню-ню...  

[V.B.]

Интересно, насколько реальная скорость потока при полной нагрузке близка/далека от оценочной 6 м/с?

Известен расход, 358,5 м3/с:
http://www.sshges.rushydro.ru/hpp/units/hydro

Скорость можно рассчитать, зная площадь поперечного сечения.

Если через трубки вдувать воду с достаточным напором, а сверху воронки укрепить крышку, то  реактивная сила не будет равна нулю.

Это правда. Я лишь хотел сказать, что использовать для расчета силы реакции "ракетную" формулу напрямую нельзя, что и показывает приведенный мной пример.

Но допустим, мы сумели посчитать силу реакции для воронки с закрытой крышкой. Усложним теперь нашу модель. Разломаем игрушечный кораблик с электромоторчиком. Нам понадобится электромоторчик, соединенный осью с гребным винтом. Сделаем в крышке воронки отверстие и вставим в него ось. Винт будет в воронке, электромоторчик вверху (закрепим его на штативе). Откроем воду. Поток начнет вращать винт, и наш электромоторчик превратится в электрогенератор. Куда будет направлена нагрузка на винт? Вниз! Т.е. силу реакции будет воспринимать воронка (ее крышка), которая к турбине не имеет никакого отношения.

[Старый]

Т.е. силу реакции будет воспринимать воронка (ее крышка), которая к турбине не имеет никакого отношения.

Именно её (крышку) и имел в виду Белл когда говорил что "под турбиной 20 бар а над турбиной воздух".

[V.B.]

Угу. А аналогом воронки с крышкой во "взрослой" электростанции очевидно является спиральная камера, вмурованная в бетон. Она-то и воспринимает реакцию воды.

[sleo]

Интересно, насколько реальная скорость потока при полной нагрузке близка/далека от оценочной 6 м/с?

Известен расход, 358,5 м3/с:
http://www.sshges.rushydro.ru/hpp/units/hydro
Скорость можно рассчитать, зная площадь поперечного сечения.

При диаметре 8 метров площадь поперечного сечения будет 50 кв.м. Тогда скорость
v = 358,5/50 = 7.2 м/с
довольно близка к полученной оценке 6 м/с.

Усложним теперь нашу модель. Разломаем игрушечный кораблик с электромоторчиком. Нам понадобится электромоторчик, соединенный осью с гребным винтом. Сделаем в крышке воронки отверстие и вставим в него ось. Винт будет в воронке, электромоторчик вверху (закрепим его на штативе). Откроем воду. Поток начнет вращать винт, и наш электромоторчик превратится в электрогенератор. Куда будет направлена нагрузка на винт? Вниз! Т.е. силу реакции будет воспринимать воронка (ее крышка), которая к турбине не имеет никакого отношения.

Вы рассмотрели случай "пропеллерной"  гидротурбины, когда ось винта параллельна входящему потоку, и "средний" поток не меняет своего направления Мы же имеем дело  с  радиально-осевой гидротурбиной, когда ось ротора перпендикулярна входящему потоку, а выходящий поток, в свою очередь, перпендикулярен входящему. Именно поворот потока приводит к появлению силы реакции, "выталкивающей" крышку.

[Bell]

Я вот что думаю...
КПД радиально-осевой турбины порядка 90%, значит на вертикальную составляющую, которая является чистой потерей, приходится заведомо менее 10% мощности (там еще потери на расход воды мимо турбины и что-то еще). Малова-то будет...

[Бродяга]

Я вот что думаю...
КПД радиально-осевой турбины порядка 90%, значит на вертикальную составляющую, которая является чистой потерей, приходится заведомо менее 10% мощности (там еще потери на расход воды мимо турбины и что-то еще). Малова-то будет...

Ээээ...

 А что вы называете "КПД радиально-осевой турбины" и "мощностью приходящейся на вертикальную составляющую"?

 В вертикальном направлении турбина, собственно говоря, вообще не движется, потому мощность будет нулевой, однако.

[sleo]

Я вот что думаю...

На активную область ротора, где вода взаимодействует с лопатками ротора (и, в конце концов, меняет свое направление), действует результирующая сила реакции, направленная вверх. Если крышка срывается, то эта активная область (включающая ротор и воду) начинает выталкиваться вверх. Из приведенного кем-то рисунка было видно, что вода в этой области занимает отностиельно небольшой объем, и ее масса "на глаз" не будет больше массы ротора. То, что ротор выталкивается вверх вместе с водой, не сильно повлияет на численные оценки, а физика процесса остается прежней.

[Bell]

Я вот что думаю...
КПД радиально-осевой турбины порядка 90%, значит на вертикальную составляющую, которая является чистой потерей, приходится заведомо менее 10% мощности (там еще потери на расход воды мимо турбины и что-то еще). Малова-то будет...

Ээээ...

 А что вы называете "КПД радиально-осевой турбины" и "мощностью приходящейся на вертикальную составляющую"?

Отношение мощности падающей воды к мощности на валу.

В вертикальном направлении турбина, собственно говоря, вообще не движется, потому мощность будет нулевой, однако.

Работа будет нулевая
А мощность - вполне реальная.

[Бродяга]

А что вы называете "КПД радиально-осевой турбины" и "мощностью приходящейся на вертикальную составляющую"?

Отношение мощности падающей воды к мощности на валу.

90%?
 Вообще, ИМХО, должно быть 50% ибо воде надо куда-то деваться, и больше чем утечёт воды из турбины в неё попадать не может.
 Если мы забираем 90% энергии воды, значит скорость вытекающей воды составит 30% от скорости воды входящей.
 ИМХО в этом режиме турбина будет работать с недогрузом, хотя, может быть я ошибаюсь.

В вертикальном направлении турбина, собственно говоря, вообще не движется, потому мощность будет нулевой, однако.

Работа будет нулевая
А мощность - вполне реальная.

Однако Мощность = Работа/Время, если Работа = 0...

[V.B.]

Вы рассмотрели случай "пропеллерной"  гидротурбины, когда ось винта параллельна входящему потоку, и "средний" поток не меняет своего направления Мы же имеем дело  с  радиально-осевой гидротурбиной, когда ось ротора перпендикулярна входящему потоку, а выходящий поток, в свою очередь, перпендикулярен входящему. Именно поворот потока приводит к появлению силы реакции, "выталкивающей" крышку.

Ладно, давайте сделаем модель радиально-осевой турбины. Нам понадобится еще одна воронка с крышкой, но поменьше первой. У выхода воронки жестко закрепим наш винт, а у верхнего края по окружности насверлим отверстий (чем плотнее, тем лучше). Закрепим эту конструкцию жестко на оси и вставим в первую воронку так, чтобы отверстия обеих воронок оказались на одной высоте. Включаем воду. Вода радиально попадает во внутреннюю воронку (ВВ), поворачивает вниз и крутит винт (вместе с ВВ). Будет ли на крышку ВВ действовать направленная вверх сила? По вашей логике - да. Но давление воды на крышку ВВ изнутри и снаружи не могут отличаться, иначе вода перетекала бы изнутри наружу. Значит, никакой направленной вверх силы на нашу радиально-осевую турбину не действует!

[sleo]

Ладно, давайте сделаем модель радиально-осевой турбины. Нам понадобится еще одна воронка с крышкой, но поменьше первой. У выхода воронки жестко закрепим наш винт, а у верхнего края по окружности насверлим отверстий (чем плотнее, тем лучше). Закрепим эту конструкцию жестко на оси и вставим в первую воронку так, чтобы отверстия обеих воронок оказались на одной высоте. Включаем воду. Вода радиально попадает во внутреннюю воронку (ВВ), поворачивает вниз и крутит винт (вместе с ВВ). Будет ли на крышку ВВ действовать направленная вверх сила? По вашей логике - да. Но давление воды на крышку ВВ изнутри и снаружи не могут отличаться, иначе вода перетекала бы изнутри наружу. Значит, никакой направленной вверх силы на нашу радиально-осевую турбину не действует!

У Вас ВВ, как жестко скрепленная с винтом, вращается? Тогда это совсем другая задача со вращающимся направляющим аппаратом.

Однако я не пойму, какие проблемы с возникновением реактивной силы реакции при повороте потока? Вроде уже никто не спорит, что даже если вообще убрать ротор, то на крышку будет действовать эта сила, пропорциональная квадрату скорости потока жидкости.

[Старый]

Однако я не пойму, какие проблемы с возникновением реактивной силы реакции при повороте потока?

Нет никакой проблемы. Поток падает с плотины почти вертикально, потом поварачивает и выходит в нижний бъеф горизонтально. Суммарная реактивная сила направлена вниз.

Вроде уже никто не спорит, что даже если вообще убрать ротор, то на крышку будет действовать эта сила, пропорциональная квадрату скорости потока жидкости.

Если бы взлетела крышка (отдельно от ротора) то никто может и не удивился бы. Но взлетел ротор.

[V.B.]

У Вас ВВ, как жестко скрепленная с винтом, вращается? Тогда это совсем другая задача со вращающимся направляющим аппаратом.

Отнюдь. Внутренняя воронка - аналог рабочего колеса турбины. При желании можно у выхода трубок, по которым подается вода, приделать направляющий аппарат, сути это не меняет.

Вроде уже никто не спорит, что даже если вообще убрать ротор, то на крышку будет действовать эта сила, пропорциональная квадрату скорости потока жидкости.

На крышку внешней воронки в "детской" электростанции и на спиральную камеру во "взрослой". Которые к турбине отношения не имеют.

[sleo]

Однако я не пойму, какие проблемы с возникновением реактивной силы реакции при повороте потока?

Нет никакой проблемы. Поток падает с плотины почти вертикально, потом поварачивает и выходит в нижний бъеф горизонтально. Суммарная реактивная сила направлена вниз.

Нет, не так. Вертикальный падающий поток нас не интересует Этот поток разворачивается в улитке, и силы, действующие на стенки улитки, не действуют на крышку генератора. Мы рассматриваем поток, который из улитки  попадает на лопатки ротора. Этот поток поперечен оси ротора, и не может дать силу вдоль ротора. Сила вдоль ротора (вверх) появляется только из-за того, что поток отбрасывается вниз.

Вроде уже никто не спорит, что даже если вообще убрать ротор, то на крышку будет действовать эта сила, пропорциональная квадрату скорости потока жидкости.

Если бы взлетела крышка (отдельно от ротора) то никто может и не удивился бы. Но взлетел ротор.

Взлетел ротор вместе с водой. Это подробно описывалось. Именно на систему ротор+вода действует реактивная сила реакции.

[sleo]

У Вас ВВ, как жестко скрепленная с винтом, вращается? Тогда это совсем другая задача со вращающимся направляющим аппаратом.

Отнюдь. Внутренняя воронка - аналог рабочего колеса турбины. При желании можно у выхода трубок, по которым подается вода, приделать направляющий аппарат, сути это не меняет.

Это облегчает анализ. Вы ведь сравнивали давления внутри ВВ и вне ВВ. А эти давления содержат как статическую, так и динамическую части. Поэтому простого сравнения здесь не получится.

Вроде уже никто не спорит, что даже если вообще убрать ротор, то на крышку будет действовать эта сила, пропорциональная квадрату скорости потока жидкости.

На крышку внешней воронки в "детской" электростанции и на спиральную камеру во "взрослой". Которые к турбине отношения не имеют.

Не понял. А на что действует реактивная сила отдачи в обычном ракетном движке? Она не направлена вверх?

[V.B.]

Это облегчает анализ. Вы ведь сравнивали давления внутри ВВ и вне ВВ. А эти давления содержат как статическую, так и динамическую части. Поэтому простого сравнения здесь не получится.

Что это за части? Давление - оно и есть давление. Если сверху крышки оно окажется меньше, чем снизу, то вода перетечет наверх, и разность давлений выровняется.

А на что действует реактивная сила отдачи в обычном ракетном движке? Она не направлена вверх?

Направлена вверх. И на крышку внешней воронки она давит вверх. Но нас интересует сила, действующая на рабочее колесо турбины (внутреннюю воронку). А здесь есть только сила, давящая на винт вниз. Никакой силы, направленной вверх, на рабочее колесо не действует.

[Zoha]

... А здесь есть только сила, давящая на винт вниз. Никакой силы, направленной вверх, на рабочее колесо не действует.

Угу, в конструкции агрегата нет упорного подшипника на оси, рассчитанного на силу, действующую вверх: http://forums.drom.ru/hakasiya/t1151239745-p555.html

[Старый]

Именно на систему ротор+вода действует реактивная сила реакции.

Инерцоид, чтоли?