3-1
120512
2.
ทฤษฎีที่เกี่ยวข้องของกังหันน ้าที่โรงไฟฟ้าพลังน ้า
2.1.
พลังงานของน ้า
กังหันน ้าเป็นเครื่องจักรพลังน ้าที่แปรรูปพลังงานของของเหลวให้เป็นงานทางกลที่มีประโยชน์ที่เพลาหมุน
วิศวกรพลังงานให้ความสนใจกับการผลิตงานที่เพลาในโรงไฟฟ้าพลังน ้าจากพลังงานศักย์ของก้อนน ้าหลัง
เขื่อน วิศวกรไฟฟ้าสนใจในการแปรรูปงานที่เพลาไปเป็นพลังงานไฟฟ้าในเครื่องผลิตไฟฟ้าและการส่งถ่าย
พลังงานไฟฟ้าไปตามเส้นทางการส่งถ่ายไปยังจุดต่าง ๆที่ซึ่งมันสามารถถูกแปรรูปไปเป็นงาน,ความร้อน,แสง
หรือเสียง
โดยทั่ว ๆไปในการศึกษาเครื่องจักรพลังน ้าโดยเฉพาะเทอร์ไบน์และปั๊มพลังน ้า มันเป็นธรรมเนียมที่จะ
แสดงรูปแบบของพลังงานต่าง ๆในเทอมของ “เฮด” ซึ่งใช้ความสูงของน ้าแทนพลังงานที่จุดใด ๆในระบบการ
ไหล เฮดสถิตหรือพลังงานศักย์ของคอลัมน์น ้าของโรงไฟฟ้าพลังงานกังหันน ้านั้น ขึ้นอยู่กับความสูงของเขื่อน
เฮดรวมของโรงไฟฟ้าคือระยะในแนวดิ่งจากระดับหางน ้าไปยังระดับน ้าที่เขื่อนเก็บน ้า รูปแบบต่าง ๆของ
พลังงานน ้าถูกแสดงออกในเทอมของเฮดน ้า (ในหน่วยความยาว) ซึ่งแทนพลังงานต่อหนึ่งหน่วยมวลของน ้า
ดังต่อไปนี้
:
2.1.1.
เฮดความดัน
(Pressure head;
h
)
ค่าความดันนอกจากจะบอกเป็นแรงต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ เช่น นิวตันต่อตารางเมตร
(N/m)
2
หรือปอนด์
ต่อตารางนิ้ว
(psi)
หรือกิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร แล้วถ้าเป็นความดันของของเหลวก็จะมักนิยมบอก
เป็นแท่ง ความสูงของของเหลวที่จะก่อให้เกิดความดันที่ก าหนดบนผิวหน้าซึ่งรองรับแท่งของเหลวนั้น
ความดันซึ่งบอกเป็นแท่งความสูงของของเหลวนี้เรียกว่า เฮดความดัน
(PRESSURE HEAD)
ความสัมพันธ์ระหว่างความดัน
p
และเฮดความดัน
h
คือ
γ
p
h
………………….
(3.1)
ในเมื่อ
คือน ้าหนักจ าเพาะ
N/m
3
p
คือความดัน
N/m
2
2.1.2.
เฮดความเร็ว
(Velocity head;
V
2
/2g
)
ของเหลวที่ไหลในท่อหรือทางน ้าเปิดด้วยความเร็วใด ๆ นั้นมีพลังงานจลน์อยู่ พลังงานจลน์ต่อหนึ่ง
หน่วยน ้าหนักของของเหลวถูกเรียกว่าเฮดความเร็ว
พลังงานจลน์ของวัตถุที่เคลื่อนที่คือ
2
2
1
KE.
mV
2
2
1
V
g
W
.…….…………. (3.2)
