CHƯ¬ƠNG 1 Tính toán năng lượng dòng chảy sông ngòi

 1-1 Thuỷ năng và các dạng thuỷ năng

+/ Năng lượng thể hiện dưới 3 dạng :

- Hoá năng

- Nhiệt năng

- Cơ năng

+/ Khai thác Thuỷ năng

- Pháp (1834), Nga (1837) xây dựng thành công TB nước để phát điện  các loại TB mới ra đời .

+/ Trữ lượng Thuỷ năng trên TG rất lớn, nhưng chỉ mới khai thác được một phần rất nhỏ.

 1-2 Trữ năng của dòng nư¬ớc

1/ Tính công suất và điện lượng cho môt đoạn sông

+/ phân đoạn d/c tại một dòng sông

- không có dòng nhánh đổ vào

- tiết diện tại 2 m/c tương tự nhau

E1 - Năng lượng tiềm tàng của một khối lượng nước có thể tích W (m3 ) chảy từ m/c 1-1 đến m/c 2-2 trong khoảng thời gian t (gy) là :

E1 = W (Z1 + P1/ + v12/2g) [ KG m]

Trong đó :

Z - Cao trình mặt nước tại m/c 1 -1

P1 - áp suất trên mặt nước tại m/c 1 - 1

- Trọng lượng riêng của nước [ KG/m3]

V1 - Vận tốc d/c tại m/c 1 -1

- Hệ số xét đến sự phân bố vạn tốc không đều tai m/c 1 - 1

g - gia tốc trọng trường

W = Q. t [ m3]

Tưong tự như vậy đối với m/c 2 - 2 ta có

E2 = W (Z2 + P2/ + v22/2g) [ KG m]

Như vậy năng lượng tiềm tàng của một đoạn sông là :

E12 = E1 - E2 = W (Z1 - Z2 ) + (P1/ - P2/ ) + ( v12/2g - v22/2g ) [ KG m] (1)

Lược bỏ các trị số gần đúng [( v1 = v2 , P1/ = P2/ = Pa// (áp suất khí trời )] ta có

E12 = W H12 [ KG m ]

H12 Chênh lệch đo cao giữa m/c 1 - 1 và 2 - 2

Từ công thức trên ta có thể xác định được công suất của đoạn sông :

N = E/t = Q H12 [ KG m ]

Vì 1 mã lực = 75 Kgm/s, 1 Kw = 102 KGm/s, =1000KG/m3 nên khi biêu thị công suất bằng mã lực và Kw ta được :

N = 1000/75 QH = 13,33 [Mã lực]

N = QH = 9.81 Q H [Kw ]

2/ Tính trữ lượng thuỷ năng của một con sông

Trữ năng của một con sông được biểu thị bằng đồ thị quan hệ giữa các thông số lưu lượng (Q [m3/gy]), Công suất ([Mw]), Tổng công suất ( , Độ dốc [%] với chiều dài dòng sông [Km] .

3/Khả năng lợi dụng năng lượng tiềm tàng :

a/ Những hạn chế trong việc sử dụng năng lượng tiềm tàng

+ Kỹ thuật :

- Địa hình

- Địa chất

- Thuỷ văn

- Môi trường

- Khai thác bậc thang dòng chảy

+ Kinh tế :

- Hiệu ích công trình

- Thời gian hoàn vốn

b/ Công suất, điện lượng của TTĐ

Quá trình chuyển hoá năng lượng của d/c từ cửa nhận nước của TTĐ thành điện năng của, dòng chảy bị tổn hao một phần năng lượng không góp phần sinh công có ích, được đánh giá bằng tỷ số giữa công tiêu hao đi trên tổng số công có ích gọi là hiệu suất của TTĐ

Công suất TTĐ Ntđ = 9.81 QH . TTD [Kw ]

TTD= TB . mf . tđ . ct thuỷ công

TB - Hiệu suất TB

ct thuỷ công hiệu suất tổn thất thuỷ lực phần dẫn dòng

tđ - Hiệu suất truyền động (ma sát)

mf Hiệu suất máy phát điện

Điện lượng E = hoặc E = Ni ti

Trong đó Ni - trị số công suất trung bình trong thời đoạn ti

 1- 3 Các sơ đồ khai thác thuỷ năng

Năng lượng d/c trong thiên nhiên được biểu thị bằng phương trình tính toán công suất của dòng sông trên, toàn bộ năng lượng này tiêu phí và việc khắc phục sưc kháng thuỷ lực, xói mòn lòng dẫn, vận chuyển bùn cát, các vật trôi nổi. Để sử dụng năng lượng đó cần phải giảm tổn thất tiêu phí trên, và tập trung năng lượng thu được lại một chỗ .

Biện pháp tập trung năng lượng d/c thường thấy là dùng đập và dùng đường dẫn,

ngoài ra còn có những biện pháp đặc biệt như tháo nước từ hồ trên núi cao, hoặc chuyển nước từ hai hồ, hoặc hai lưu vực có độ cao khác nhau, hoặc lợi dụng mực nước triều( TTĐ Thuỷ triều) .Dưới đây giới thiệu hai phương pháp cơ bản để tập trung cột nước

1/ Sơ đồ khai thác kiểu đập :

Gồm 2 loại : Ngang đập và sau đập .

*/ ứng dụng : - Dòng chảy có độ dốc không lớn

- Địa hình không có độ dốc tập trung,

- Điều kiện địa hình và địa chất cho phép xây dựng đập với chiều cao không lớn (H< 50 m)

*/ Đặc điểm : - Tim nhà máy trùng với tim đập

- Đường dẫn nước ngắn, giảm tổn thất dòng chảy.

- Nhà máy chịu áp lực thuỷ tĩnh phía thượng lưu

- : Khi cột nước của TTĐ lớn hơn 50 m ( hoặc có thể căn cứ vào công thức kể đến sự tưong giữa cột nước và công suất của tổ máy HMax > 1.6 với HMax là cột nước lớn nhất của TTĐ, NA là c/s đm của một tổ máy ) thì việc đặt nhà máy ngang đập là rất khó khăn và tốn kém do áp lực thuỷ tĩnh lớn ( thể tích phần thuỷ công tăng rất lớn vì phải tham gia vào sự chống trượt của đập), nên người ta đặt lui nhà máy về phía sau đập , ta có Trạm Thuỷ điện kiểu sau đập và đập trọng lực có thể có chiều cao rất lớn.

-