1598005375-fdca24712b4dd3cd0f1922045b94d243 (811202), страница 26
Текст из файла (страница 26)
При умеренных степенях пережатия потока работа такого устройства может быть описана с помощью уравнения Бернулли. В этом случае перепад давлений, который создается насосом, Лр = р, — р, =0,5рих((А,)Аз)х — 1)1, (5.2) тде АиАх — отношение площадей входного и минимального сечений конфузора. При скорости потока 1 м/с в идеальном насосе можно рассчитгявать на величину перепада давлений около 10' Па, 'но уже при скорости О,б м1с она превышает 5 104 Па.
Производительность такого насоса зависит от расхода жидкости через сечен!не насоса и может быть доведена примерно до 20 % объемного Рнс. 8.6. Схема объемного насоса. ! — нрооилнраванныа хорнус; 2 †шах воздухозаборнииа; Х вЂ” воздухосбор- них; 4 — выхлолвав шахта; б — воздушная турбина с злсхтротвнсраторои хуасхода. Эжекционные свойства сильно зависят от способа ввода в поток подсасываемого газа. Более интересной может оказаться схема с камерой внезапного расширения цилиндрической части н с горизонтальным подведением газа. На эффективность работы насоса влияют различные факторы.
Здесь и организация входа в сопло, где при наличии больших градиентов скорости могут возникнуть колебания, увеличивающие сопротивление движению жидкости и приводящие к потерям скоростного напора, и неоднородности на поверхности, и концевые эффекты на выходе из .сопла. Однако неустойчивость потока может приносить и пользу. В одном из вариантов объемного насоса, предложенного французскими изобретателями ", используются пульсации давления, возникающие вблизи выходного сечения сопла в результате ис.кусственного создания гидродинамической неустойчивости потока а пережатом сечении, где поток наиболее чувствителен к возникновению такого рода неустойчивостей из-за максимальной скорости.
С помощью подпружиненных клапанов вблизи выходного :сечения часть расхода жидкости перегоняется в напорный трубо- а Заявка Франции № 78858!7, !980 г. 318 провод и далее используется в качестве рабочего тела во второй ступени преобразователя. Гидродинамисгеские пульсации в потоках жидкости — очень интересное явление, рациональное использование которого может привести к значительному увеличению производительности на- соса, описанного выше.
Кстати говоря, пульсации же, только другого характера — кавитационные, являются фактором, ограничивающим скорости течения в пережатом сечении нз-за возможно- отей быстрого разрушения под их влиянием материалов стенок. Применение подобных насосов рационально при больших скоростях течения, которые наблюдаются лишь в проливах под действием приливно-отливных волн. Было бы интересно попытаться для таких районов сделать подобные устройства реверсивными. Существуют и другие устройства, основанные на использовании гидродинамической неустойчивости.
Речь идет о неустойчивости упругой пластины, помегценной под некоторым углом в даже сравнительно медленный поток. Это устройство аналогично соответствующему типу преобразователей энергии ветра, работающих на принципе аэроупругой неустойчивости. Колебания пластин в обоих случаях передаются валам генераторов или поршням компрессоров. Перечень различных вариантов преобразователей можно было» бы продолжить, но важно отметить, что со временем могут быть. открыты как более эффективные способы преобразования энергии потоков в океане, так и новые гидродинамические явления, которые потребуют принципиально новых разработок. Уже сейчас- можно отметить.
например, энергию океанских противотечений„. скрытых толщей поверхностных вод и часто лишь достаточно тонкими пограничными слоями отделенных от поверхностных, энергию различных вихрей, возникающих в открытом океане под воздействием метеорологических возмущений и крупномасштабной гидродинамической неустойчивости в океанах. Известны даже- постоянно действующие вихри. Один из них находится в 400 км от Огасавары (Япония) в Тихом океане. Он представляет собой: водоворот диаметром около 200 км, поднимающийся с глубины 3 км почти до самой поверхности.
Примечательна одна из особенностей водоворота — примерно через каждые 100 дн. он изменяет направление вращения на обратное. По оценкам японских ученых. удельные энергетические характеристики этого водоворота значительно выше, чем у ряда океанских течений. $5.3. Вантовая турбина Д.
Бейли и турбина сй. Ниши Вантовую турбину предложил американский инженер Д. Бейлгг (рис. 5.7). Крыловые профили этой турбины расположены вдоль. натянутых тросов вместе с жесткими кольцевыми элементами, образующими пространственную конструкцию, вращающуюся под. действием течения между двумя устоями.
Кольцевые элементы: 119 не только обеспечивают жесткость конструкции, ио и передают энергию вращения турбины электрогенераторам, установленным в теле поплавков, поддерживающих систему в толще воды. Расстояние между кольцевыми элементами и натяжение тросов подбирают таким образом, чтобы обеспечить необходимое положение крыльев в вертикальной плоскости.
Изменить ориентацию турбины по отношению к течению практически невозможно: это настолько бы усложнило систему креп- А — А подвергаться обрастанию и потребуют меньших эксплуатационных расходов на удаление последнего. К недостаткам турбины следует отнести то, что она, находясь в приповерхностном слое, создает значительные трудности для судоходства, рыболовства, отдыха на воде. Впрочем, по мнению автора, этот самый серьезный недостаток обращается в достоинство, если использовать вращающуюся вантовую конструкцию в качестве искусственной границы морской фермы для раз- Рис. 6ЛЬ Вантовая ОГЭС Бейли. à — опора; т — плавучая опора с влектрогевераторои, 3 — при- вопиое колесо; а — «рыловые проФили .ления, что свело бы все достоинства по материалоемкости на нет.
Однако система, подобно турбине Дарье, может работать на реверсивных течениях. Достаточно изменить положение закрылков, чтобы изменить направление действия результирующей силы на крыле на обратное, сохранив при изменении направления тече,ния направление вращения турбины. Эта особенность турбины Бейли позволяет применять ее в местах сильных приливно. отливиых течений, возникающих в проливах.
Вполне возможно, что такие турбины найдут применение и в районах, где в зависимости от сезона направление течения изменяется на противоположное ,(например, Сомалийское течение). К достоинствам турбины относится н достаточно высокая тех'нологичность ее монтажа, треоующего предварительного строительства лишь устоев, которое в ряде случаев может быть выполнено вблизи побережья. Кроме того, у турбин Бейли в отличие от крыльчатых туроин в насадках отсутствуют большие обтекаемые водой поверхности и, следовательно, они будут менее Рис.
8.8. Диаграмма сил, действующих иа крыло ОГЭС Бейли ведения рыбы. Турбины в этом случае вероятно смогут защитить обитателей фермы от таких крупных хищников, как дельфины и акулы. Изменение сил, действующих на крыло турбины Бейли, иллюстрирует рис. 5.8, векторные диаграммы которого получены с учетом изменения положения закрылков, выполняемого автоматически. Применение |управляемого крыла позволяет создать.
необходимый пусковой момент и обеспечить более равномерный момент на приводном колесе в процессе работы. В отличие от турбины Дарье турбину Бейли ие надо приводить в движение с помощью стороннего источника энергии. Сила, действующая на. крыло, определяется выражением Г = — ~ Ьс ~Сэйл+ Сьть) г (5.3) где иа — относительная скорость; Ь вЂ” длина крыла; с — хорда крыла; Сэ и Сь — коэффициенты подьемной силы и сопротивления; си и рь — соответствующие ортогональные векторы. Расчет системы, который подробно изложен в работе [40], строится на до- 128 а) р 1 г ЫГу в), Огу 35 Ор 05 Огг О5 О- О,у 0,1 О5 О,тг 2 5 Уг 5 Ог Р 1 2 5 т 5 г 3122 -пущении о том, что она приобретает в потоке форму цепной линии с малым по сравнению с радиусом кольца прогибом в направлении движения воды. Коэффициент натяжения в центре пролета купределяют из условий, что длины тросов в каждом пролете .равны и кольца расположены параллельно друг другу.
Для Флоридского течения был разработан вариант ОГЭС -с турбинами Бейли мощностью 1О тыс. МВт. Выполненные проч-ностные расчеты показали, что толщина тросов, поддерживающих .такую турбину, будет не большей, чем у современных висячих :мостов. Рис. о.й. Схема преобразователя Ниши: а — размещение в потоке; б — внутреннее устройство. à — еоздушнме меха; У вЂ” входной компрессор; 3 — выходная турбина с злектрогенератором; 4 — камера сгорання; б — замнганне; 6 — подача топхнаа К крыльевым системам относится и установка, разработанная ;А.
Ниши (университет г. Миядзаки, Япония) (73), схема которой приведена на рис. 5.9. У этой установки можно отметить две важные отличительные черты. Прежде всего, она основана на принципе турбины с прямым крылом, ось которого расположена в горизонтальной плоскости перпендикулярно к потоку. Вторая .особенность — комплексное использование свойств океанской ° среды: кроме поля скоростей, убывающих в потоке по мере уда.ления от поверхности, установка использует еще и поле давле:ний. При диаметре турбины 100 м перепад давлений между верх'ним и нижним положениями крыла в среде составит около 10з Па. Это позволяет на базе такой турбины создать воздушный компрессор и отказаться от механической передачи энергии. Более того, предложено разработать на базе такого компрессора новый тип двигателя внутреннего сгорания, в котором на долю -океанского течения приходилась бы работа по сжатию смеси (точнее: по сжатию газа для образования горючей смеси после впрыска жидкого топлива). Подобный «гибридный» мотор по рас"четам изобретателя позволяет экономить не менее 30 % топлива при достаточно высокой полноте сгорания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
