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発電用水車(はつでんようすいしゃ)は、主に水の位置エネルギーによって生じた水圧(および、それに由来する運動エネルギー)の効果を利用してタービンを回転させ、その力学的な仕事によって電力を得る水力発電ための機構である。 水は非圧縮性の流体であることに基づき、単一の羽根車によって、圧力差のエネルギーの大部分を力学的な仕事に変換することができる。このことは、圧縮可能な流体(気体)用のタービンが複数の羽車で構成されるのと対照的である。ただし、もランナを複数装備して、使用するランナ数を動的に変更することで効率を高めた水車発電機もある。 == 理論 == === 比速度 === 比速度(ひそくど)は、実物水車を相似形で縮小したとき、単位落差で単位出力を発生するために必要な回転速度である。比速度は次式で示される。 : *''N''s :比速度(単位表示しない) (m-kW)または(m-kW基準) 注. (m-kW)は単位記号ではなく、落差の単位が、出力の単位がであるときの値であることを示す(JIS B0119:2009 p.21〔日本工業標準調査会:データベース-JIS詳細表示: 〕参照)。(m-kW)は、''H'' 、''P'' の単位を示すとともに、(ft-HP)などとも区別するためにこのように表記されることがある。 *''N'' :実物水車の回転速度 *''H'' :実物水車の有効落差 *''P'' :実物水車のランナもしくはペルトン水車のノズル1個当たりの出力 比速度公式の導出 *''V'' :実物水車の流速 *''Q'' :実物水車のランナもしくはペルトン水車のノズル1個当たりの流量 とする。 ここで、相似形の長さの比として''k'' を仮定する。 *''Nk'' :実物の''k''倍の相似水車の回転速度 *''Hk'' :実物の''k''倍の相似水車の有効落差 *''Pk'' :実物の''k''倍の相似水車のランナもしくはペルトン水車のノズル1個当たりの出力 *''Vk'' :実物の''k''倍の相似水車の流速 *''Qk'' :実物水車の''k''倍の相似水車のランナもしくはペルトン水車のノズル1個当たりの流量 流速は落差の平方根に比例し、回転部分の周辺速度に比例するから、 : これから : 流量は水流断面積と流速の積に比例するから、 : 出力は流量と落差の積に比例するから、 : これから : 両辺の平方根をとって''Nk'' を求めると、 : ''Hk'' = 1 m、''Pk'' = 1 kWのとき''Nk'' = ''N''s と書けば、 : これらの式から明らかなように、''Nk''、''N'' 's は''N'' に無次元数 : または : を乗じた形になっているため、''N'' と同次元()であり、ともに回転速度であって単位も当然同じ (= ) である。このことは、''Nk'' の定義からも明らかである。 なお、比速度の単位の表記に関しては、 : から、 # この''N''s は、相似水車の単位落差、単位出力のときの回転速度''N'' 'sと数値は等しいが単位は異なり、この相似水車群に共通な、任意の''k'' について一定となる数値で、水車の形を表す指標とみなせる。 # その次元が、定数(ρ、''g'' )だけで決まる準無次元数(quasi non-dimensional number)である(次元は実際には無次元ではなくρ0.5''g''1.25 から、M1/2L-1/4T-5/2であるが)。 という性質がある。そこで、これを無単位無次元の指標とみなして「比速度」とし、単位表示なしで、計算に使用する落差と出力の単位を示す(m-kW)あるいは(m-kW基準)だけを表示する方式が利用されている(JIS B0119 2009, JEC4001 2006)。 抄文引用元・出典: フリー百科事典『 ウィキペディア(Wikipedia)』 ■ウィキペディアで「発電用水車」の詳細全文を読む スポンサード リンク
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