Υδροδυναμική ανάλυση κοχλία για την εκμετάλλευση υδατόπτωσης

Σανούδος-Δραμαλιώτης, Βασίλειος; Sanoudos-Dramaliotis, Vasileios

dc.contributor.author	Σανούδος-Δραμαλιώτης, Βασίλειος	el
dc.contributor.author	Sanoudos-Dramaliotis, Vasileios	en
dc.date.accessioned	2015-03-23T10:16:13Z
dc.date.available	2015-03-23T10:16:13Z
dc.date.issued	2015-03-23
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/40476
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.9390
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Κοχλίας του Αρχιμήδη	el
dc.subject	Υδροηλεκτρική ενέργεια	el
dc.subject	Μικρή υδατόπτωση	el
dc.subject	Υδροδυναμική βελτιστοποίηση	el
dc.subject	Ατέρμων κοχλίας	el
dc.subject	Archimedes screw	en
dc.subject	Low head hydroenergy	en
dc.subject	Hydrodynamic optimization	en
dc.subject	Hydropower	en
dc.subject	micro-hydro	en
dc.title	Υδροδυναμική ανάλυση κοχλία για την εκμετάλλευση υδατόπτωσης	el
heal.type	bachelorThesis
heal.secondaryTitle	Hydrodynamic analysis of Archimedes screw for hydropower energy	en
heal.classification	Υδροδυναμική ανάλυση	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2014-10-23
heal.abstract	Οι συνεχώς αυξανόμενες ενεργειακές απαιτήσεις καθιστούν επιτακτική την ανάγκη στροφής προς πηγές ενέργειας οι οποίες οι οποίες ως τώρα ήταν ανεκμετάλλευτες. Στην κατεύθυνση αυτή τα τελευταία χρόνια η τεχνολογία έχει στραφεί προς την εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας με το μεγαλύτερο ποσοστό αυτής να αποτελεί η υδροηλεκτρική ενέργεια. Παρόλα αυτά μόνο ένα μικρό ποσοστό της συνολικού διαθέσιμου υδροηλεκτρικού δυναμικού αξιοποιείται. Βασική αιτία αυτού αποτελεί το γεγονός ότι μεγάλο ποσοστό των υδατοπτώσεων αφορούν πολύ μικρό ύψος, οπότε η αξιοποίησή τους καθίσταται ασύμφορη. Στην κατεύθυνση αυτή γίνεται μελέτη ενός αποδοτικού τρόπου αξιοποίησης μικρών υδατοπτώσεων. Πιο συγκεκριμένα η μελέτη αυτή αφορά τον κοχλία του Αρχιμήδη, μια μηχανή η οποία χρησιμοποιείται εδώ και αιώνες για την άντληση υδάτων αλλά εξετάζεται η χρήση της για εκμετάλλευση υδατόπτωσης κατά την οποία παρουσιάζει υψηλό βαθμό απόδοσης ενώ το κόστος κατασκευής της είναι σημαντικά μικρότερο σε σχέση με αυτό ενός συμβατικού στροβίλου. Στο μεγαλύτερο μέρος της διπλωματικής αυτής αναλύονται οι βασικές αρχές λειτουργείας του κοχλία του Αρχιμήδη κατά τη μετατροπή ενέργειας υδατόπτωσης σε κινητική και εντοπίζονται οι αιτίες που οδηγούν σε απώλεια ισχύος κατά την μετατροπή αυτή. Έτσι αναπτύσσεται μεθοδολογία υπολογισμού της παραγόμενης ισχύος και του βαθμού απόδοσης της διάταξης. Με βάση το θεωρητικό υπόβαθρο του παραπάνω υπολογισμού δημιουργείται κώδικας, ο οποίος λαμβάνοντας σαν είσοδο γεωμετρικά και κινηματικά δεδομένα του κοχλία, υπολογίζει την παραγόμενη ισχύ και τις απώλειες της διάταξης. Χρησιμοποιώντας τον κώδικα αυτό, και πρόγραμμα βελτιστοποίησης με χρήση εξελικτικών αλγορίθμων αναπτύσσεται τεχνική για την εύρεση των γεωμετρικών και κινηματικών χαρακτηριστικών του κοχλία που μεγιστοποιούν την απόδοση σε ορισμένες τιμές ύψους και παροχής υδατόπτωσης. Έτσι καταλήγει στο σχεδιασμό διάταξης βέλτιστων χαρακτηριστικών ανάλογα με τα δεδομένα της υδατόπτωσης. Η διάταξη αυτή διατηρεί υψηλό βαθμό απόδοσης (κοντά στον ονομαστικό) σε όλο το εύρος ισχύος της. Με βάση αυτό παρουσιάζονται εφαρμογές της εν λόγω διάταξης που στόχο έχουν την εκμετάλλευση υδατοπτώσεων μικρού ύψους τόσο μικρών όσο και μεγάλων παροχών με αποδοτικό τρόπο. Πιο αναλυτικά στην περίπτωση των εγκαταστάσεων μικρών παροχών εξαιτίας της αποδοτικής λειτουργίας σε μεγάλο εύρος προτείνεται η χρήση τυποποιημένων διατάξεων υψηλής απόδοσης, οι οποίες με πολύ χαμηλό κόστος θα καθιστούν δυνατή την εκμετάλλευση μικρών υδατοπτώσεων. Από την άλλη στην περίπτωση μεγάλων παροχών εξετάζεται η εκμετάλλευση μικρού ύψους υδατόπτωσης σε ποταμούς χωρίς τη δημιουργία έργων εκτροπής με κατάλληλες διατάξεις και χρήση παράλληλων κοχλιών μέσα από τους οποίους περνάει το σύνολο της ροής του ποταμού.	el
heal.abstract	Continuously rising energy demand has led to the search for energy sources that have remained as yet unexploited, particularly sustainable energy with hydropower being at the forefront. Nevertheless only a small percentage of the total available hydropower is being used, mainly because with existing technology only high-head hydro energy is economically efficient. This study therefore examines an efficient way of utilizing small-head hydropower. Specifically this thesis concerns the redirection of the usage of Archimedes’ screw, a design which has been used for centuries for pumping, to hydropower energy transformation due to its high efficiency and low production cost. The majority of this study concerns the basic function principles of Archimedes’ screw during the transformation of low head hydroenergy to rotational kinetic energy and the main causes of energy loss during the transformation. Based on that, a theoretical method for calculating the output power and the efficiency of the device is developed as well as the corresponding computational program. The program, using geometric and kinematic data of the build, calculates the output power. This program, along with genetic algorithm optimization software, calculates the geometric and kinematic characteristics of the screw to result in maximum efficiency, given a certain head and flow rate requirement as input. These characteristics lead to the design of the optimal device. This device has high efficiency (close to nominal) on the greater part of its power range. Due to that design, efficient applications are described for small heads for both low and high volume flow rates. In particular, in the case of low flow rates, based on its high efficiency in a great power range, use is made of off-the-shelf components which permit the economic use of such small heads due to their low unit cost. For high volume flow rates in rivers with at low heads, designs are developed which do not require the construction of by-pass channels but rather rely on the use of multiple screws in parallel through which the total flow of the river passes.	en
heal.advisorName	Παπαντώνης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Παπαντώνης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Μαθιουλάκης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Τσαγγάρης, Σωκράτης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	94 σ.
heal.fullTextAvailability	true