راهنمایی کوتاه: برای محاسبه توان توربین، ابتدا توان ورودی آب را محاسبه میکنیم، سپس با در نظر گرفتن بازده، توان خروجی را به دست میآوریم.
گامبهگام:
- ۱) ابتدا دادههای مسئله را مشخص میکنیم:
ارتفاع آبشار (h) = ۳۰ متر
دبی آب (حجم در واحد زمان) = ۳ متر مکعب در دقیقه
بازده توربین = ۶۰٪ = ۰٫۶
شتاب گرانش (g) = ۱۰ متر بر مجذور ثانیه
چگالی آب (ρ) = ۱۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب (چون ۱ متر مکعب آب ≈ ۱۰۰۰ کیلوگرم) - ۲) دبی را به واحد استاندارد (متر مکعب بر ثانیه) تبدیل میکنیم:
۳ متر مکعب در دقیقه = ۳ ÷ ۶۰ = ۰٫۰۵ متر مکعب بر ثانیه - ۳) توان ورودی آب (توان تئوری) را محاسبه میکنیم:
فرمول: توان = (دبی جرمی) × g × h
دبی جرمی = دبی حجمی × چگالی = ۰٫۰۵ × ۱۰۰۰ = ۵۰ کیلوگرم بر ثانیه
توان ورودی = ۵۰ × ۱۰ × ۳۰ = ۱۵۰۰۰ وات = ۱۵ کیلووات - ۴) با در نظر گرفتن بازده، توان خروجی توربین را محاسبه میکنیم:
توان خروجی = توان ورودی × بازده = ۱۵ کیلووات × ۰٫۶ = ۹ کیلووات
پاسخ نهایی: توان تولیدی توربین برابر با ۹ کیلووات است.
مثال مشابه: اگر آبشاری به ارتفاع ۲۰ متر داشته باشیم و دبی آن ۲ متر مکعب در دقیقه باشد و بازده توربین ۵۰٪ باشد، توان تولیدی چقدر میشود؟
دبی = ۲ ÷ ۶۰ ≈ ۰٫۰۳۳۳ متر مکعب بر ثانیه
دبی جرمی = ۰٫۰۳۳۳ × ۱۰۰۰ = ۳۳٫۳ کیلوگرم بر ثانیه
توان ورودی = ۳۳٫۳ × ۱۰ × ۲۰ = ۶۶۶۰ وات ≈ ۶٫۶۶ کیلووات
توان خروجی = ۶٫۶۶ × ۰٫۵ = ۳٫۳۳ کیلووات
اگر میخواهی بیشتر یاد بگیری: مفهوم توان در توربینهای آبی بر اساس تبدیل انرژی پتانسیل گرانشی آب به انرژی جنبشی و سپس انرژی الکتریکی است. بازده توربین نشاندهندهی تلفات انرژی در اثر اصطکاک، گرمایش و ... است.
