Принципы использования гидроэнергии. Мощность и энергия речного потока

 

Масса воды, проходящая до устья от истока, определенную работу. Она обладает некоторым запасом потенциальной энергии. Чем выше уровень - тем больше запас энергии – следовательно, уклон и расход определяют водную энергию. Ее совокупность для данной реки или бассейна называется водноэнергетическими ресурсами. В естественных условиях эта энергия расходуется на размыв русел (сила трения), на влечение наносов, перекатывание гравия и т.п.

 

I II

 

H

 

 

α α

S

τ=1 cек L

 

Пусть участок реки имеет длину L,средний уклон I, падение Н, расход Q, среднюю скорость V, и постоянную площадь живого сечения W.

Тогда Q=WV

В течение одной секунды объем воды между сечениями а-а и б-б на участке Lпереместится на расстояние численно равное скорости V и займет положение а.-а и б.-б. При этом поток совершит работу:

A=ms

Э=WLγVsinα

 

где γ объемная масса воды, WLγ - масса всей воды в пределах рассматриваемого участка, Lvsinα - путь воды в направлении действия силы тяжести. Так как W=Q/V, а Llnα=H, работу потока можно выразить

 

Э= (Q/V)γVН=QHγ

Но эта работа в одну секунду, т.е. численно равна мощности реки для участка N= QHγ

 

Так как необходимо все увязать, то надо подставить значение γ=1000 кГ/м³ и 1кВт=102кГС м/с, тогда мощность потока в кВт:

N= 1000QH/102=9.81 QH [кВт]

 

Общее количество работы или энергии за период времени Т в час. Отсюда легко получить теоретическое количество энергии от потока (объема воды W) за период времени Т на падении Н реки:

 

Э=(9.81/3600) WH= WH/367.2

 

Все эти формулы выряжают теоретически возможные энергоресурсы водотока (мощность и возможная энергоотдача) так как они не учитывают никаких потерь. Однако не всегда возможно использовать падение и сток.