Por favor use este identificador para citas ou ligazóns a este item:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/49015| Заглавие: | Розробка міні-ГЕС на основі гвинта Архімеда |
| Други Заглавия: | Development of a mini-hydroelectric power plant based on the Archimedes' screw |
| Автори: | Пелих, Вікторія Русланівна Pelykh, Viktoriia |
| Bibliographic description (Ukraine): | Пелих В.Р. Розробка міні-ГЕС на основі гвинта Архімеда: робота на здобуття кваліфікаційного ступеня бакалавра: спец. 141 – електроенергетика, електротехніка та електромеханіка/ наук. кер. В. П. Коваль. Тернопіль: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2025. 70 с. |
| Дата на Публикуване: | Юни-2025 |
| Date of entry: | 23-Юни-2025 |
| Издател: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
| Country (code): | UA |
| Place of the edition/event: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
| Supervisor: | Коваль, Вадим Петрович Koval, Vadym |
| UDC: | 621.3 |
| Ключови Думи: | 141 електроенергетика електротехніка електромеханіка міні-гідроелектростанція гвинт Архімеда електроенергія mini hydroelectric power plant Archimede’s screw electricity |
| Number of pages: | 70 |
| Резюме: | У цій роботі увага зосереджена на будівництві мікро-ГЕС, що ефективно використовує стічні води. Для її функціонування використано гвинт Архімеда. Проведено аналіз можливих джерел енергії води для міні-гідроелектростанції. Встановлено, що у великих містах, одним із перспективних варіантів є використання потоку води від каналізаційних та стічних вод .
Проведено аналіз особливостей функціонування гвинта Архімеда як рушія у міні-гідроелектростанції. Розроблено та розраховано конструкцію гвинтової турбіни Архімеда для міні-ГЕС, що працює в системі каналізаційних стоків. Для цих умов експлуатації визначено зовнішній діаметр, довжину гвинта, нахил гвинта, внутрішній діаметр, крок гвинта, кути лопатей і кількість лопатей. В результаті проведено імітаційного моделювання встановлено значення генерованої потужності на кожному кроці, починаючи від механічної енергії води і завершуючи електроенергією, що накопичується у акумуляторах чи суперконденсаторах. This work focuses on the construction of a micro-hydroelectric power plant that efficiently uses wastewater. An Archimedes screw is used for its operation. An analysis of possible sources of water energy for a mini-hydroelectric power plant has been carried out. It has been established that in large cities, one of the promising options is the use of water flow from sewage and wastewater. An analysis of the features of the Archimedes screw as a drive in a mini-hydroelectric power plant has been carried out. The design of an Archimedes screw turbine for a mini-hydroelectric power plant operating in a sewage system has been developed and calculated. For these operating conditions, the outer diameter, screw length, screw pitch, inner diameter, screw pitch, blade angles and number of blades have been determined. As a result of simulation modelling, the generated power at each step was determined, starting from the mechanical energy of water and ending with the electrical energy accumulated in batteries or supercapacitors. |
| Описание: | У роботі проведено аналіз існуючих конструкції малих ГЕС у яких використано гвинт Архімеда; обґрунтовано коефіцієнт корисної дії гідротурбіни з гвинтом Архімеда; побудовано блок-схему процесу розробки гідроелектростанції з використанням стічних вод; проведено аналіз можливих джерел енергії води для міні-гідроелектростанції; проведено аналіз особливостей функціонування гвинта Архімеда як рушія у міні-гідроелектростанції; розроблено та розраховано конструкцію гвинтової турбіни Архімеда для міні-ГЕС, що працює в системі каналізаційних стоків. В результаті проведеного імітаційного моделювання встановлено значення генерованої потужності на кожному кроці, починаючи від механічної енергії води і завершуючи електроенергією, що накопичується у акумуляторах чи суперконденсаторах; встановлено, що ефективність розрахованого гвинта у заданих умовах становитиме 82 %. |
| Content: | ВСТУП 7 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ 9 1.1 Актуальність малих ГЕС 9 1.2 Аналіз ГЕС з гвинтом Архімеда 10 1.3 Блок-схема розробки гідроелектростанції з використанням стічних вод (ГЕСВ) 16 1.4 Висновки до розділу 16 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ 18 2.1 Аналіз джерел енергії води 18 2.1.1 Каналізаційні стоки 18 2.1.2 Дощові води 19 2.2 Аналіз генераторів змінного електричного струму для ГЕС 21 2.2.1 Загальні поняття 21 2.2.2 Синхронний генератор 22 2.3 Міні-ГЕС у складі розумної електричної мережа (Smart Grid) 26 2.3.1 Традиційна електрична мережа 26 2.3.2 Інтелектуальна електрична мережа 27 2.4 Аналіз принципу роботи гвинта Архімеда 28 2.4.1 Історія гвинта Архімеда 28 2.4.2 Гвинтовий насос Архімеда 28 2.4.3 Гвинтова турбіна Архімеда 29 2.4.4 Переваги 30 2.5 Аналіз особливостей побудови та використання міні-ГЕС 31 2.6 Розробка конструкції гвинтової турбіни Архімеда для міні-ГЕС з каналізаційних стоків 32 2.7 Висновки до розділу 37 3 РОЗРАХУНКОВИЙ РОЗДІЛ 39 3.1 Геометрична модель гідравлічного гвинта Архімеда 39 3.2 Характеристики та розрахункові формули для приводної системи 40 3.3 Розрахунок ефективності 44 3.4 Параметри передаточного числа гвинта Архімеда для різної кількості лопатей 45 3.5 Програмне забезпечення, використане для моделювання 46 3.6 Імітаційна модель гвинта Архімеда 46 3.7 Імітаційна модель редуктора 47 3.8 Імітаційні моделі електричних складових міні-ГЕС 48 3.8.1 Генератор змінного струму 48 3.8.2 Перетворювач постійного струму 48 3.8.3 Суперконденсатор 49 3.8.4 Інтелектуальна електромережа 50 3.9 Результати моделювання 50 3.9.1 Залежність між потоком води та виробленою енергією 50 3.9.2 Залежність зовнішнього радіуса від внутрішнього радіуса гвинта 51 3.9.3 Залежність зовнішнього радіуса гвинта від об'єму 52 3.9.4 Співвідношення між об'ємом і масою ковша гвинта 52 3.9.5 Кількість виробленої електроенергії 53 3.10 Осцилограми напруг та струмів 54 3.10.1 Фазні напруги 54 3.10.2 Постійний струм 55 3.10.3 Постійна напруга 56 3.10.4 Потужність змінного та постійного струму 56 3.10.5 Гідравлічна та механічна потужність 57 3.10.6 Швидкість гвинта та ККД 58 3.11 Висновки до розділу 58 4 БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ, ОСНОВИ ОХОРОНИ ПРАЦІ 52 4.1 Фізичні основи електробезпеки 60 4.2 Основні вимоги безпеки до улаштування та експлуатації технологічного обладнання 61 4.3 Заходи безпеки при монтажі енергоустановок 62 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 65 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 67 |
| URI: | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/49015 |
| Copyright owner: | © Пелих В.Р., 2025 |
| References (Ukraine): | 1. Тарасенко М.Г., Коваль В.П., Буняк О.А., Мовчан Л.Т. Методичні вказівки до виконання кваліфікаційної роботи бакалавра для здобувачів першого рівня вищої освіти за ОПП Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка/ В.П. Коваль, М.Г. Тарасенко, О.А. Буняк, Л.Т. Мовчан – Тернопіль: ТНТУ, 2024. – 50 с. 2. Левчук П. П. Зарядка електричних транспортних засобів на основі безпровідної передачі енергії / П. П. Левчук, В. П. Коваль // Збірник тез доповідей ІX Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених та студентів „Актуальні задачі сучасних технологій“, 25-26 листопада 2020 року. — Т. : ТНТУ, 2020. — Том 2. — С. 117. — (Електротехніка та енергозбереження). 3. Герега О. Енергофективність освітлення адміністративних приміщень / Олександр Герега, Вадим Коваль // Матеріали Ⅲ Всеукраїнської науково-технічної конференції „Теоретичні та прикладні аспекти радіотехніки і приладобудування“, 8-9 червня 2017 року. — Т. : ТНТУ, 2017. — С. 201 4. Коваль В. П. Енергоефективне динамічне освітлення довгих коридорів / Вадим Коваль // Materials 6th International Scientific Conference "Lighting and power engineering: history, problems and perspectives", 30 січня - 02 лютого 2018 року. — Т. : ФОП Паляниця В.А., 2018. — С. 30–31. 5. Verma, A., Singh, R., Yadav, R. S., Kumar, N., & Srivastava, P. (2012, March). Investigations on potentials of energy from sewage gas and their use as stand alone system. In IEEE-International Conference On Advances In Engineering, Science And Management (ICAESM-2012) (pp. 715-717). IEEE. 6. Prasad, N. R., Ranade, S. J., Hoang, H. T., & Phuc, N. H. (2012, December). Hydropower energy recovery (Hyper) from water-flow systems in Vietnam. In 2012 10th International Power & Energy Conference (IPEC) (pp. 92-97). IEEE. 7. Fiardi, E. (2014). Preliminary design of Archimedean screw turbine prototype for remote area power supply. Journal of Ocean, Mechanical and Aerospace-science and engineering-, 5(1), 24-33. 8. Müller, G., & Senior, J. (2009). Simplified theory of Archimedean screws. Journal of Hydraulic Research, 47(5), 666-669. 9. Speir, C., & Stephenson, K. (2002). Does sprawl cost us all?: Isolating the effects of housing patterns on public water and sewer costs. Journal of the American Planning Association, 68(1), 56-70. 10. Стельмах С.С. Енергоефективність гідроакумулюючих установок малої потужності // С.С.Стельмах, В.П.Коваль /Актуальні задачі сучасних технологій : зб. тез доповідей ХІ міжнар. наук.-практ. конф. Молодих учених та студентів, (Тернопіль, 7–8 груд. 2022.) / М-во освіти і науки України, Терн. націон.техн. ун-т ім. І. Пулюя [та ін.]. – Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2022. – С. 71 11. Коваль В. П. Суміщене електропостачання від поновлювальних джерел енергії / Вадим Коваль // Матеріали Ⅳ Міжнародної науково технічної конференції „Теоретичні та прикладні аспекти радіотехніки, приладобудування і компʼютерних технологій― присвячена 80-ти річчю з дня народження професора Я.І. Проця, 20-21 червня 2019 року. — Т. : ФОП Паляниця В. А., 2019. — С. 294. 12. Khan, R. H., & Khan, J. Y. (2013). A comprehensive review of the application characteristics and traffic requirements of a smart grid communications network. Computer Networks, 57(3), 825-845. 13. Коваль В. П. Підвищення ефективності використання вітрового потоку у вітрових енергоустановках / В. П. Коваль // Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції „Фундаментальні та прикладні проблеми сучасних технологій“ до 60-річчя з дня заснування Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя та 175-річчя з дня народження Івана Пулюя, 14-15 травня 2020 року. — Т. : ТНТУ, 2020. — С. 204. — (Електротехніка та енергозбереження) 14. Orobchuk B. Development and research of Wi-Fi network for receiving and transmitting telemechanical information in the training laboratory / Bogdan Orobchuk, Vadym Koval // Scientific Journal of TNTU. — Tern. : TNTU, 2020. — Vol 99. — No 3. — P. 124–132. 15. Creation and substantiation of the matrix for model series of tubular propeller turbines for small hydropower plants / Myroslav Zin, Vadym Koval, Mykola Tarasenko, Ivan Sysak // Scientific Journal of TNTU. — Tern. : TNTU, 2023. — Vol 109. — No 1. — P. 24–31. 16. Коваль В. П., Зінь П. М. Підвищення енергоефективності низьконапірних мікрогес невеликої потужності з трубними осьовими гідротурбінами // Тези ⅩⅢ МНПК „Актуальні задачі сучасних технологій“, Тернопіль, 11-12 грудня 2024 року. 2024. С. 285–286. 17. Nuernbergk, D. M., & Rorres, C. (2013). Analytical model for water inflow of an Archimedes screw used in hydropower generation. Journal of Hydraulic Engineering, 139(2), 213-220. 18. Керея Ю.Б. Роль системи накопичення енергії у електроенергетичній системі //Ю.Б.Керея, В.П.Коваль /Актуальні задачі сучасних технологій : зб. тез доповідей ХІ міжнар. наук.-практ. конф. Молодих учених та студентів, (Тернопіль, 7–8 груд. 2022.) / М-во освіти і науки України, Терн. націон.техн. ун-т ім. І. Пулюя [та ін.]. – Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2022. – С. 68. 19. Коваль В.П. Фотоелектрична станція для забезпечення власних потреб // В.П. Коваль, Д.Ф.Паловці, Abul Kalam Azad / Світлотехніка й електроенергетика: історія, проблеми, перспективи: матеріали VIІ Міжнародної науково-технічної конференції, (Тернопіль, 29-31 травня 2024) / М-во освіти і науки України, Терн. націон. техн. ун-т ім. І. Пулюя [та ін.]. – Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2024. – С 20. Коваль В.П. Вплив ємності акумулятора на ефективність роботи фотоелектричної станції//В.П.Коваль / Інноваційні технології в світлотехніці та електроенергетиці : матеріали Міжнар. наук.-практ. конф., Харків, 16–17 трав. 2024 р. / Нац. акад. наук вищ. освіти України, Харків. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О. М. Бекетова, Нац. наук. центр «Ін-т метрології» [та ін.]. – Харків : ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2024. – С. 75-77. 21. Енергоощадна інтелектуальна система керування механічною системою / Богдан Оробчук, Іван Сисак, Ярослав Осадца, Вадим Коваль, Сергій Бабюк // МММТЕС, 22-23 листопада 2022 року. — Т. : ФОП Паляниця В. А., 2022. — С. 128–130. — (Прикладні застосування механіки в задачах енергозбереження) 22. Гандзюк, М. П. Основи охорони праці [Текст] : підручник / М. П. Гандзюк, Є. П. Желібо, М. О. Халімовський ; за ред. М. П. Гандзюка ; МОН України. – 4-е видання. – К. : Каравела, 2008. – 384 с. |
| Content type: | Bachelor Thesis |
| Показва се в Колекции: | 141 — Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (бакалаври) |
Файлове в Този Публикация:
| Файл | Описание | Размер | Формат | |
|---|---|---|---|---|
| Кваліфікаційна робота бакалавра_Пелих В.Р..pdf | Кваліфікаційна робота бакалавра_Пелих В.Р.. | 3,23 MB | Adobe PDF | Изглед/Отваряне |
Публикацияте в DSpace са защитени с авторско право, с всички права запазени, освен ако не е указно друго.
Ferramentas administrativas