马特·戴迪，巴德学院物理学教授，物理项目主任
所有的水力发电系统都可以用一个简单的过程来描述. 当水轮与轴相连时，水的能量使水轮转动. 这个轴然后旋转发电机内的一组磁铁，在发电机内产生电流, 生产电力. 你可以把水力涡轮机想象成与普通风扇相反的过程. 不是用电给风扇供电然后风扇产生风, 水流驱动风扇，然后风扇发电.
许多因素决定了适合现场的涡轮类型. 前两个因素是可用的扬程和流量. 可用的水头是从涡轮机到压力管进水口的高度. 流速是流体在单位时间内通过某一点的体积. 在一起, 可用的扬程和流量可以帮助估计一个地点可以产生多少能量, 十大外围足彩网站app会详细说明 计算最大功率. 对于每个头流组合, 有一个选择的涡轮机，将在这些条件下工作的最佳. 图1中的图表有助于确定哪种涡轮机最适合您的站点.
图:涡轮运行范围
点击这里 展开图表.
图1:不同的涡轮机在不同的条件下运行最好，由Current Hydro提供. 通过连接流动水的流量(x轴)和网站的头部(y轴), 这个图表也可以用来估计你的站点的输出功率. 彩色区域表示涡轮机的类型最适合您的头部和流动条件. 例如，h = 3 m, Q = 1.2m³/s落在阿基米德螺线区域, 横流式的, 卡普兰涡轮机表明，这些可能是不错的选择. 这些传统的涡轮机, 接下来的三节将讨论哪些问题, 一般分为三类:冲动, 反作用涡轮机和重力涡轮机.
脉冲发电机
冲动式涡轮机的转轮(涡轮)在空气中运行，由水流驱动. 这些喷射器通过限制水流通过的区域来增加水流的速度. 把转轮想象成风扇叶片，把喷水看成软管. 当你在风扇叶片上喷水时，风扇就会开始旋转. 如果你部分覆盖软管的开口，那么水会以更高的速度流出软管, 使风扇转得更快. 安装冲动式涡轮机有许多好处. 这些类型的系统包括Pelton、Turgo、Multi-Jet Pelton和交叉流涡轮机. 一个好处是，它们通常比其他涡轮机便宜，因为它们不需要那么高的精度来制造，也不需要轴周围的压力密封. 脉冲式涡轮机的主要缺点是它们通常不适合低水头的地方. 水轮机的能量来源是水射流产生的动能, 哪个需要更大的头部值.
图2:动力涡轮系统-卡普兰涡轮(维基共享)
反应发电机
反应涡轮机效率高，是中到低水头的理想场所. 这些类型的涡轮机包括Francis和Kaplan涡轮机. 这些系统的效率是由更复杂的制造过程造成的，包括更大、更精细的叶片和精心设计的套管. 虽然这种精度确实增加了成本，但额外的费用可以通过高效率来抵消. 在这种情况下，水流完全浸入水中. 当水通过进水口进入涡轮时, 导叶引导水流，使其以切向速度接近动叶. 这些旋翼叶片的角度是精确的，以便有效地接收来水, 将其动能转化为叶片的转动能, 然后以放射状的方式放水. 在这里, 当水最初撞击转子叶片时, 形成一个高压区域推动叶片. 一旦水失去了它的切向速度, 在下面的叶片背面形成一个低压区域. 这就在叶片的一边和另一边之间产生了一个压力差, 是什么让跑步者像叶片一样旋转.
引力涡轮机
重力涡轮是一种利用重力和水流引导旋转转轮的系统. 这与脉冲式和反作用式涡轮机略有不同，因为它不需要特殊的水射流或精密的旋翼叶片来制造，以提高效率. 这使得重力涡轮机的成本相对较低. 这些系统非常适合低水头位置，只需要较低的转速，从而降低了鱼通过涡轮机的危险.
重力漩涡是重力涡轮的一种特殊类型. 水通过管道切向地进入底部中心有出口的圆柱形结构. 当水进入建筑，它开始创造一个漩涡，螺旋向出口. 一旦水深入到结构中，它就会与悬浮在结构中的水平涡轮的叶片接触. 这个轮子一直在旋转，因为水同时对它的所有叶片做功.
类似于重力漩涡, 阿基米德螺旋也利用重力来产生旋转运动. 阿基米德螺丝最初是用来把水从水体中输送出去的. 你所要做的就是转动系统顶部的轴，水就会被螺旋吸起来，并被带到系统的顶部. 在这种情况下，能量被投入到系统中，以便将水移动到螺杆的顶部. 阿基米德螺杆水轮机的情况正好相反. 水进入系统的顶部，由于重力的作用，水向下, 螺杆转动, 因此，转动涡轮.
图5:阿基米德螺丝 (维基共享)
帮助大坝所有者和潜在无坝十大外围足彩网站app站点所有者评估其十大外围足彩网站app潜力，设计其总体系统布局, 十大外围足彩网站app已经开发了一个 十大外围足彩网站app决策框架, 以流程图的形式, 这是基于整个巴德学院示范微型水电项目的经验教训. 该决策框架旨在帮助感兴趣的各方选择其微水力发电方案，并侧重于项目的技术可行性, 考虑到起点(i.e. 现有大坝、无大坝、其他基础设施)、关键决策点和潜在的致命缺陷(i.e. head, 流, 靠近公用事业基础设施, 系统的大小), 并最终提出一个微型水电设计方案. 可视化流程图将帮助选择安装微水力发电的利益相关者导航，关注技术可行性和潜在的“致命缺陷”。. 各种自我评估步骤和选项的详细描述, 此外，该工具的指南中还提供了建议和必要的注意事项.
