สารานุกรมไทย
สำหรับเยาวชน
เมนู เล่ม 1
|
สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๑ / เรื่องที่ ๗ พลังงาน การควบคุม และการใช้ประโยชน์ / การควบคุมและใช้ประโยชน์พลังงานจากน้ำ
การควบคุมและใช้ประโยชน์พลังงานจากน้ำ
การควบคุมและใช้ประโยชน์พลังงานจากน้ำ
ความร้อนจากดวงอาทิตย์ เผาน้ำทะเลให้กลายเป็นไอน้ำ
ไอน้ำรวมกันเป็นเมฆลอยไปในที่ ต่างๆ เมฆทำให้เกิดฝนตก
น้ำฝนไหลจากที่สูงลงที่ต่ำ เราสร้างเขื่อนกั้นน้ำเอาไว้เป็นการควบคุม
พลังงานจากน้ำ |
เขื่อนภูมิพล |
เขื่อนภูมิพล กักน้ำเป็นจำนวนมาก
น้ำข้างหน้าเขื่อนมีระดับสูง ข้างหลังเขื่อนระดับน้ำต่ำ
ความต่างระดับนี้เรียกว่า พลังงานศักย์เมื่อเจาะรูเขื่อน
น้ำจะไหลจากหน้าเขื่อน ซึ่งมีระดับ สูงมายังหลังเขื่อนซึ่งมีระดับต่ำ
เมื่อนำใบพัดไปขวางทางน้ำไว้ น้ำจะพัดให้ใบพัดหมุน เมื่อต่อแกน
ของใบพัดเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าก็จะหมุน
และจ่ายไฟฟ้าออกมา |
น้ำหน้าเขื่อนและหลังเขื่อนที่แตกต่างกันทำให้เกิดพลังงานศักย์
ซึ่งอาจเปลี่ยนให้เป็นพลัง งานจลน์ได้
โดยปล่อยให้น้ำไหลจากระดับสูงลงไปสู่ระดับต่ำ
|
|
พลังงานจลน์ที่ได้จากการไหลของน้ำเมื่อนำไปหมุนกังหัน ทำให้ได้พลังงานกล
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเปลี่ยนพลังงานกลให้เป็นพลังงานไฟฟ้า
|
ภาพขยายกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า |
เครื่องจักรพลังน้ำ
เครื่องจักรที่เปลี่ยนพลังงานที่ได้จากการไหลของน้ำมาเป็นพลังงานกล ได้แก่
พวกกังหันน้ำ แบบต่างๆ กังหันน้ำอย่างง่าย ได้แก่
กังหันน้ำสมัยก่อนซึ่งหมุนไปได้ โดยการบังคับน้ำให้ไหลผ่านราง มาตกบนขอบวงล้อ ที่มีลักษณะคล้ายขั้นบันได สำหรับรับแรงดันของน้ำ
พลังงานกลที่เกิดขึ้นอยู่ในรูปของแรงหมุน ซึ่งจะไปหมุนเครื่องโม่แป้ง หรือเครื่องสีข้าว โดยผ่านทางเพลาของวงล้อ
กังหันน้ำสมัยใหม่มีหลักการเช่นเดียวกับกังหันน้ำสมัยก่อน
แต่ดัดแปลงให้มีประสิทธิภาพ ดีขึ้น แบ่งเป็นประเภทใหญ่ได้สองประเภท
(๑)
ประเภทหัวฉีด
ประเภทนี้เรียกว่า กังหันอิมพัลส์ (impulse turbine)
กังหันแบบนี้มีท่อและหัวฉีด ซึ่ง จะฉีดน้ำที่มีระดับน้ำสูง (head)
เข้าไปที่ขอบ ของวงล้อเพลตัน (pelton wheel) ซึ่งตั้งตามชื่อเลสตัน เอ.
เพลตัน (Leston A. Pelton) ผู้ได้จดสิทธิบัตรสิ่งประดิษฐ์นี้ ในปี พ.ศ.
๒๔๒๓ น้ำที่ฉีดออกมา
ด้วยความแรงเมื่อชนใบพัดที่ติดอยู่ตามขอบวงล้อจะทำให้วงล้อหมุนไปในทิศทางเดียวกับน้ำที่ฉีด
พลังงานของน้ำที่ไปหมุนวงล้อขึ้นอยู่กับค่าของระดับน้ำ
ตามสูตร
| 
แผนภาพแสดงการใช้พลังงานจากน้ำไปหมุนวงล้อเพลตัน | (๒)
ประเภทอาศัยแรงปฏิกิริยา
ประเภทนี้เรียกว่า กังหันรีแอคชัน (reaction turbine)
กังหันประเภทนี้ได้แรงหมุนมาจาก แรงปฏิกิริยาที่โต้ตอบการไหลของน้ำ
ซึ่งถูกเบี่ยงเบนไปจากแนวเดิมเมื่อไหลเข้าไปชนใบพัดของ กังหัน
ทิศทางในการหมุนของกังหันจะสวนทางกับทิศทางของน้ำที่เบี่ยงเบนออกไปจากใบพัด
พลังงานของน้ำที่ไปหมุนกังหันขึ้นอยู่กับระดับน้ำตามสูตร
กังหันรีแอคชันสมัยใหม่มีส่วนประกอบที่สำคัญ ๒ ส่วน คือ ครีบนำน้ำ (guide
vane) ซึ่ง อยู่กับที่ และ ครีบวิ่ง (runner) ซึ่งเป็นตัวเคลื่อนที่
ครีบนำน้ำจะทำหน้าที่ปิดเปิดและเบี่ยงเบนทิศ
ทางของน้ำที่เข้าไปหมุนครีบวิ่ง
ซึ่งก็เท่ากับควบคุมความเร็วและกำลังของกังหันนั่นเอง
|
กังหันรีแอคชันแบบฟรานซิล
| ครีบวิ่งของกังหันรีแอคชันมีสองแบบ
คือ
ก.
แบบฟรานซิส
(francis runner)
ซึ่ง บี ฟรานซิส (B. Francis) วิศวกรชลศาสตร์ สร้าง ขึ้นเมื่อปี พ.ศ. ๒๓๙๒
มีลักษณะคล้ายวงล้อเกวียนอย่างวงล้อเพลตัน น้ำจะไหลเข้าไปตามรัศมี
ของวงล้อนี้ (radial flow) ก่อนที่จะไหลผ่านไป |
กังหันรีแอคชันแบบแคปแลน | ข.
แบบแคปแลน
(kaplan runner)
มีลักษณะคล้ายใบเรือจักรเรือยนต์ น้ำที่ไหลเข้าไปหมุน ครีบวิ่ง
จะไหลเข้าไปตามแกน ของเพลากังหัน (axial flow) | | กังหันน้ำที่ใช้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเขื่อนภูมิพล จังหวัดตาก
เป็นแบบกังหันรีแอคชัน ซี่ง มีครีบวิ่งแบบฟรานซิส ได้กำลังงานสูงสุดถึง
๑๑๕,๐๐๐ ล้านแรงม้า ระดับน้ำสูง ๑๒๓.๒ เมตร น้ำที่ไหลผ่านมีปริมาณ ๗๕.๘
ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที ความเร็ว ๑๕๐ รอบต่อนาที เหนือตัว กังหันขึ้นไป
เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาด ๗๕ เมกะวัตต์
สามารถจ่ายไฟฟ้าส่วนใหญ่ให้แก่ภาคกลางของประเทศไทย ได้ทั้งหมด |
|
