elektronicky tachometr

[Michal]

Abych predesel spornemu vykladu, nakreslil jsem k textu
i obrazek (v priloze).

Uvod:

1. Predmetem teto uvahy je vodni kolo umistene na misto,
kam nejak (s libovolnym spadem a hydrodynamickym odporem)
priteka 10 l/s a nejak tentyz obem odteka, s tim, ze rozdil hladin
na vstupu a vystupu je presne 1 m. V oblasti uvazovaneho vstupu
a vystupu voda proteka pomerne velkym prurezem, takze je naprosto
zanedbatelny sklon hladin. Predmetem uvahy neni nic, co by se melo
nachazet mimo obrazek, protoze zminovany rozdil hladin na onom miste
byl i pred zapocetim experimentu a take tak zustane...
2. K pohonu je pouzito vodni kolo tvorene nekolika delsimi truhliky
na kvetiny volne zavesenymi mezi dvema koly o prumeru cca 2 m,
ktere jsou pod hladinou nakloneny do vodorovne polohy a v teto
drzeny az do vyzvednuti nad hladinu (k teto konstrukci jsem se
rozhodl proto, aby se zadna voda nevylevala cestou a byl tak
vypocet jednodussi).
3. Na hridel je pres prevod pripojen generator, ktery nabiji akumulator
a je rizen tak, aby obvodova rychlost na polomeru, kde jsou uchyceny
truhliky byla 1 m/s.

Mame k dispozici pouze dva udaje o vodnim zdroji, tedy rozdil hladin
a prutok. Je zrejme, ze pri 1 m a 10 l/s muzeme teoreticky ziskat 100 W.
Nyni uvazujme o ucinnosti naseho "vodniho dila":

1. Pro prenos energie se vyuzije pouze vzdalenost od stredni hladiny
truhliku v nejvyssi poloze k hladine, v nasem pripade 80 cm. Tim
dostaneme 80 W.
2. Mezi truhliky v nejvyssi poloze bude mezera siroka 5 % sirky
truhliku, kterou bude voda volne propadavat, takze dostavame
jen 76 W.
2. Protoze pri dane rychlosti otaceni se truhliky naplni jen asi 2 cm
pod okraj, bude je dole nutno zatlacovat pod hladinu, cimz ztratime
stredni hodnotu rozdilu, tedy 1 cm, takze mame jiz jen 75 W.
3. Protoze rychlost klesani dolu je na hladine 1 m/s, odnese si
kazdych 10 kg s sebou 5 J, takze nam z celkoveho prikonu
zbyde 70 W.

Mame tedy k dispozici 70 W v podobe soucinu 1/2pi otacek
(0,159 ot/s) a tociveho momentu 70 Nm. Z toho se jeste cast
ztrati na mechanickych ztratach (nejvice asi hydrodynamickym
odporem truhliku pohybujicich se pod hladinou) a cast na
energeticke ucinnosti generatoru.

Poznamka: Pro praktickou realizaci je samozrejme jednodussi
pouzit variantu s truhliky napevno pribitymi pod vhodnym uhlem
a kolo bude mit mensi prumer, optimalne asi takovy, aby se jen
mirne machal ve vode dole. Ucinnost bude podobna, spise vyssi.
Jinak truhliky se mi jevi jako nejlepsi, protoze jsou pomerne
melke a pri tom maji velky objem.

Pavel Hudecek
----------------------------------------------------
http://www.diametral.cz

Od: "Petr Simek" <psimek@jcu.cz>
> On Tue, 12 Nov 2002, Pavel Hudecek wrote:
> 
> > 2. Gravitacni zrychleni v uvaze slouzi pouze pro prepocet
> > mezi hmotnosti uvazovaneho mnozstvi vody a silou,
> > kterou bude ciste staticky pusobit ve smeru kolmem
> > k zemskemu povrchu.
> > 3. V uvaze neni vubec nic o tom, ze by se voda pohybovala
> > zrychlene (take k tomu neni duvod).
> > 4. Odpor koryta zde neni resen, nebot se predpoklada,
> > udavany spad je k dispozici tak, ze v urcitem miste
> > koryta je vodopad se zadanym rozdilem hladin.
> 
> To je ale trochu omyl, protoze ten prutok v tom koryte zajistuje prave to
> gravitacni zrychleni. Jenze kdyz Vy pocitate ze nechate spadnout 10kg vody
> dolu o pul metru, pak to znamena ze voda pritekla, zastavila se a spadla
> dolu a vykonala praci, jenze ouha - co potom s ni ? Aby zase odtekla dal,
> bude se muset urychlit, jinak se bude hromadit pod 'vodnim dilem' jeji
> hladina poroste az se vysplha na hladinu z ktere padala - tam uz bude mit
> dostatecnou energii aby zase protlacila tim korytem dany prutok.
> 
> > Stejneho vysledneho vykonu se ostatne dopracujete
> > i vypoctem pres rozdil potencialnich energii, nebo
> > silu na draze:
> >
> > Budeme-li pusobit silou 100 N na draze 0,5 m,
> > dodame energii 50 J. Jestlize toto budeme
> > opakovat jednou za sekundu, dodavame
> > prumerny vykon 50 W.
> 
> No jo staticky to tak vychazi, jenze pouze v pripade ze tu vodu uplne
> zastavite a to Vy nemuzete protoze musite mit stejny odtok jako pritok.
> V podstate od Vas musi odtekat stejne mnozstvi jako priteka, jedina
> energie kterou muzete vyuzit je ta ktera se spotrebovava na prutok korytem
> a kterou dodava to gravitacni zrychleni.
> 
> > Toto je vykon, ktery bude ohrivat vodu, jestlize tato
> > bude padat volnym padem v malem vodopadu majicim
> > rozdil hladin 0,5 m pri prutoku 10 l/s. - Potencialni energie
> > se nejprve zmeni na kinetickou a tato se naslednym
> > zbrzdenim pri kolmem dopadu do spodni nadrze zmeni
> > v tepelnou. jestlize nyni vodopad nahradime zarizenim,
> 
> No a co se s ni stane dal ? Je treba aby odtekala, takze se musi znovu
> urychlit na patricnou rychlost a to urychleni zaridi zvysujici se hladina
> odtoku. Tim se snizi rozdil hladin a ziskana energie se bude snizovat.
> Samozrejme za predpokladu ze odteka stejnym type koryta ktere ji klade
> stejny odpor.
> 
> > ktere bude vodu z horni hladiny na dolni transportovat
> > tak, abychom dole dostali rychlost nizsi, nez by odpovidalo
> > volnemu padu, ziskame v tomto zarizeni odpovidajici
> > procento teto energie a tedy i vykonu.
> 
> Jestli ze tu vodu zbrzdite na rychlost nizsi, bude se asi muset nekde
> hromadit ne ? Protoze ten prutok musi zustat kostantni.
-------------- next part --------------
A non-text attachment was scrubbed...
Name: VodEle.GIF
Type: image/gif
Size: 2492 bytes
Desc: not available
Url : http://nethouse.cz/pipermail/hw-list/attachments/20021113/d967d634/VodEle.gif