ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุดทางทฤษฎีของกังหันน้ำคืออะไร?

2

จากสิ่งที่ฉันได้อ่านดูเหมือนว่ากังหันพลังน้ำในทางทฤษฎีสามารถบรรลุการแปลงพลังงาน 100% จากพลังงานจลน์เป็นพลังงานไฟฟ้า อย่างไรก็ตามฉันแค่ต้องการตรวจสอบอีกครั้งว่านี่เป็นเรื่องจริงหรือไม่

turbines energy-efficiency renewable-energy

— roobee
แหล่งที่มา

2

ลิงค์ไปยังสิ่งที่คุณอ่านจะมีประโยชน์

— Fred

แม้ในทางทฤษฎีแล้วฉันสงสัยว่าเป็นไปได้ 100% - เนื่องจากความเร็วของน้ำหลังจากกังหันนั้นสามารถกำจัดพลังงานที่สูญเสียไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ (พูดอย่างหลวม ๆ ) คุณต้องการกังหันความดันต่ำที่สองของการออกแบบที่แตกต่างกันเพื่อกู้คืนบางส่วนและน้ำจะออกมาช้ายิ่งขึ้นซึ่งหมายความว่ามีพลังงานมากขึ้นในการเรียกคืน ฯลฯ

— Andy

นอกจากนี้คุณจำเป็นต้องกำหนดสิ่งที่พลังงานที่คุณกำลังแปลง แน่นอนว่าคุณไม่ได้ถอดพลังงานความร้อน (ปล่อยให้น้ำแข็งในระดับ 1mK :-))

— Carl Witthoft

5

บางสิ่งบางอย่างจะมีประสิทธิภาพ 100% เมื่อมีการพิจารณาสมมติฐานที่ใจกว้างจำนวนมาก

ถ้าคุณคิดว่า:

ไม่มีแรงเสียดทาน (พื้นผิวกังหันความปั่นป่วนหัวฉีดหรือแบริ่ง)
การออกแบบถ้วยที่สมบูรณ์แบบ (กลับ 100% 180 องศา)
ล้อแห้ง (ไม่มีน้ำปั่น)
ไม่นับศักยภาพความโน้มถ่วงที่จะทำให้น้ำไหลออกจากวงล้อในการคำนวณประสิทธิภาพ

จากนั้นล้อ Peltonจะมีประสิทธิภาพ 100%

ฉันทำงานในพลังงานทางเลือกเป็นเวลาหลายปีและ 90% เป็นสิ่งที่ดีที่สุดเท่าที่เคยพบมา (Pelton, penstock ขนาดใหญ่ ~ 400ft head) 50% อาจเป็นค่าเฉลี่ยทั่วกระดานที่ดีสำหรับ microturbines ที่ติดตั้งในปัจจุบันในสหรัฐอเมริกาตะวันตก ส่วนล่างของหัว (แรงดันต้นน้ำ), กังหันที่ใหญ่ขึ้นและมีราคาแพงกว่าและส่วนประกอบที่สนับสนุนจะต้องมีประสิทธิภาพเดียวกัน นอกจากนี้พลังงานในการกำจัดน้ำออกจากกังหันก็จะเห็นได้เช่นกัน ดังนั้นโดยทั่วไปหัวที่ต่ำกว่าประสิทธิภาพที่ลดลง

ด้านล่างเป็นกราฟของประสิทธิภาพกังหันต่าง ๆ Pelton เป็นตัวเลือกที่ใช้กันทั่วไปสำหรับกระแสการไหลแบบแปรผันเนื่องจากเทอร์ไบน์เดี่ยวมีประสิทธิภาพค่อนข้างสูงในการไหลที่หลากหลาย ประสิทธิภาพเป็นไปตามการออกแบบและขึ้นอยู่กับทรัพยากรดังนั้นให้ใช้กราฟนี้เพื่อความเข้าใจทั่วไปเท่านั้น ( แหล่งรูปภาพ )

ล้อ Pelton เป็นกังหันที่ดีในการเริ่มเรียนรู้กลไกก่อนที่คุณจะดูกังหันที่ซับซ้อนมากขึ้น Pelton Turbine - การทำงานและการออกแบบ

— ericnutsch
แหล่งที่มา

1

ใช่มันเป็นความจริงในแง่ที่ว่าไม่มีข้อ จำกัด ด้านบนอื่น ๆ ในการแปลงที่ต่ำกว่า 100%

มีข้อ จำกัด ทางทฤษฎีที่ จำกัด น้อยกว่า 100% สำหรับ PV หนึ่งสำหรับการแยกเดี่ยว (ขีด จำกัด Shockley Queisser), สูงกว่าหนึ่งสำหรับการเชื่อมต่อที่สองและอื่น ๆ

และมีข้อ จำกัด ทางทฤษฎีเกี่ยวกับเครื่องยนต์ความร้อน - ประสิทธิภาพของคาร์โนต์

ไฮโดรไม่มีข้อ จำกัด ทางทฤษฎีดังกล่าวนอกเหนือจากขีด จำกัด มาตรฐาน 100% ยาก: พลังน้ำทั้งหมดนั้นน้อยกว่า 100% อย่างเคร่งครัด

— EnergyNumbers
แหล่งที่มา

0

ไม่มีการแปลงพลังงานเช่นนี้ 100% มีพลังงานสูญเสียอยู่เสมอในทุกระบบ

พลังงานจลน์ของน้ำจะหายไปจากการเสียดสีในท่อและแรงกระแทกสูญเสียเมื่อน้ำไหลผ่านโค้งและข้อ จำกัด เช่นวาล์ว

ความปั่นป่วนที่ทางเข้าร้านค้าและใบพัดกังหันจะนำไปสู่การสูญเสียพลังงานในน้ำเพิ่มเติม

แรงเสียดทานในเครื่องจักรกังหันจะนำไปสู่การสูญเสียพลังงานเพิ่มเติม

— เฟร็ด
แหล่งที่มา

-1

ฉันเดาว่าการออกแบบนั้นเหมือนกังหันลมหรือไม่เหมือนกับใบพัดที่ลอยอยู่ในที่ที่ไม่มีท่อก็จะใช้วงเงินเบตซ์ ดู: https://energyeducation.ca/encyclopedia/Betz_limit

— andrew กบาล
แหล่งที่มา

ยินดีต้อนรับสู่วิศวกรรม คุณอาจไม่ได้สังเกตว่าคำถามนี้มีการใช้งานล่าสุดประมาณสองปีที่ผ่านมาและมีคำตอบที่ยอมรับแล้ว สำหรับคำถามเช่นนี้ความคาดหวังของชุมชนคือคำตอบในอนาคตจะให้รายละเอียดมากกว่าคำตอบก่อนหน้าและคำตอบใหม่จะสัมผัสกับพื้นที่ที่ยังไม่ได้รับการแก้ไข คำตอบนี้ดูเหมือนจะเป็นคำตอบสำหรับลิงค์เท่านั้นซึ่งบังคับให้ผู้อ่านในอนาคตคลิกผ่านความหวังว่ามีข้อมูลที่เกี่ยวข้อง มันจะดีกว่าที่จะอธิบายที่นี่ในคำตอบว่าทำไมลิงค์มีความเกี่ยวข้องและส่วนที่อยู่คำถาม

— GlenH7