Таблица 1.
Исходные данные для расчета
Последняя цифра ИНС Площадь живого сечения реки , м2 Ширина реки B, м Коэффициент шероховатости n Уклон уровня воды i, ‰ Напор воды Н, м
8 8 5550 1850 0,0355 0,04 7,0
Определить: среднемесячные значения мощности ГЭС, установленную, обеспеченную среднесуточную, среднегодовую мощности ГЭС и годовую выработку электроэнергии.
Ответ
Nср.мес.=56050,3725 кВт, Nуст = 86119,17, Nср.сут.=42304,15 кВт, N12=672604,47 кВт, Егод= 370584354 кВт·ч
Решение
Мощностью N называется работа, производимая в единицу времени. Мощность гидроэлектостанции (ГЭС) в киловаттах (кВт) рассчитывается по формуле:
N=g∙η∙Q∙H (1)
где Q – расход воды, проходящей через турбины ГЭС, м3/с, расчет которого производится для того времени года, когда горизонт воды в реке низок;
Н – напор воды в агрегатах, м;
η – КПД турбин и генераторов (в среднем, равен 0,75);
g – ускорение свободного падения, м/с2 (принимаем g= 9,81).
Определение возможных расходов воды на ГЭС
Расход воды, м3/с, можно определить по формуле
Q=ϑср∙ω (2)
гдеυср - средняя скорость воды в живом сечении реки, м/с;
ω - площадь живого сечения реки, м2 (определена исходными данными).
Во многих расчетах гидротехнической практики необходимо и достаточно среднюю скорость воды в живом сечении реки вычислять теоретически. Для этого применяют формулу французского гидравлика Шези:
ϑср=С∙R∙i (3)
где С – скоростной коэффициент Шези, зависящий от шероховатости русла и гидравлического радиуса R;
i – продольный уклон поверхности уровня воды (уклон реки).
В свою очередь, гидравлический радиус R – отношение площади живого сечения к длине смоченного периметра Р:
R=ωP (4)
Смоченный периметр Р – длина линии соприкосновения воды со стенками русла в данном живом сечении.
При относительно широких естественных руслах равнинных рек, где ширина русла больше средней глубины реки в 20 раз и более, Р = В, где В – ширина реки. Тогда за гидравлический радиус можно принять среднюю глубину живого сечения Тср:
R=Тср=ωВ (5)
где и В (определены исходными данными).
Определим среднюю глубину реки:
h= ωВ=55501850=3,0 м
Определим во сколько раз ширина русла больше глубины реки:
Вh=18503,0=616,7 раза
Следовательно, Р = В, тогда за гидравлический радиус можно принять среднюю глубину живого сечения Тср:
R=Тср=ωВ=55501850=3,0 м
Для проведения расчета мощности ГЭС в рамках настоящего задания уклон реки i - определен исходными данными.
Для вычисления коэффициента Шези С имеется много разных эмпирических формул
. В инженерных расчетах наиболее распространена формула Маннинга:
с=R16n (6)
где n – коэффициент шероховатости, определяемый по специальным таблицам (определен исходными данными).
с=R16n=3,0160,0355=33,8
Определим среднюю скорость:
ϑср=с∙R∙i=33,8∙3,0∙0,00004=0,37 м/с
Расход воды:
Q=ϑср∙ω=0,37∙5550=2053,5 м3/с
В соответствии с таблицей 2 получим распределение расходов воды в реке по месяцам года, приняв за 100 % расхода рассчитанное по формуле (2) значение.
Таблица 2
Распределение среднего расхода воды в реке по месяцам года
Месяц I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
% расхода 40 40 55 60 100 75 65 50 60 75 55 40
Расход, м3/с 821,4 821,4 1129,4 1232,1 2053,5 1540,1 1334,8 1026,7 1232,1 1540,1 1129,4 821,4
Алгоритм расчета:
1 месяц - 0,4·2053,5 = 821,4 м3/с
2 месяц - 0,4·2053,5 = 821,4 м3/с;
3 месяц - 0,55·2053,5 = 1129,4 м3/с;
4 месяц - 0,60·2053,5 = 1232,1 м3/с;
5 месяц - 1·2053,5 = 2053,5 м3/с;
6 месяц - 0,75·2053,5 = 1540,1 м3/с;
7 месяц - 0,65·2053,5 = 1334,8 м3/с;
8 месяц - 0,5·2053,5 = 1026,7 м3/с;
9 месяц - 0,60·2053,5 = 1232,1 м3/с;
10 месяц - 0,75·2053,5 = 1540,1 м3/с;
11месяц - 0,55·2053,5 = 1129,4 м3/с;
12 месяц - 0,4·2053,5 = 821,4 м3/с
2
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
