Рис. - Один из вариантов турбины и баланс энергии входного выходного потоков.
Здесь: Н,, Н, — глубина (потенциальный напор) входного и выходного ПотоКоВ
2 
2 
,
соответственно; И’/2е, И;/2е 
— скоростной напор входного и Ввыходного ПоТоКоВ
соответственно; ЛЕ’ — разница удельной энергии входного и выходного потоков;
Турбина представляет собой два нижнебойных водяных колеса соединённых
обратной связью, функции которой может выполнять цепная или ременная передача.
Обратная связь обеспечивает вращение второго колеса несколько быстрее первого, за счёт
чего и происходит ускорение выходящего потока воды
Принцип работы установки следующий: рабочие органы входного потока (левое
колесо на рис.) получают часть кинетической энергии потока и передают её при помощи
обратной связи (цепи или ремня) рабочим элементам выходного потока (правое колесо на
рис.), ускоряющим выходной поток за счёт более быстрого вращения. Поскольку расход
воды, входящий в установку, равен выходящему, и скорость вытекающего потока выше,
чем входящего, то площадь сечения выходящего потока будет меньше, чем входящего и,
следовательно, его глубина Н2 будет меньше, чем глубина входящего потока Н/.
Возникшая вследствие этого разница уровней бьефов входящего и выходящего потоков,
высвобождает потенциальную энергию, которая и выдаётся турбиной в виде полезной
энергии.
На рис. изображён баланс энергии на входе и выходе турбины. Из рисунка видно,
что потенциальный напор (глубина) выходящего потока Н2 уменьшается относительно
No 
2
входящего - 1, тогда как скоростной напор (кинетическая энергия) - И”/2 е на выходе
значительно увеличивается по отношению к входящему потоку. Математический анализ,
проведённый 
в 
[1] 
показал, 
что 
за турбиной 
скорость 
и 
глубина соответствуют
критическим параметрам потока и вследствие этого, в результате эффекта эжекции на
выходе устройства возникает гидравлический прыжок. В зоне гидравлического прыжка
возникает недостаток суммарной удельной энергии потока (АЁЕ’) по отношению к
начальному и установившемуся (за прыжком) режиму потока. Именно эта часть энергии
потока забирается турбиной и она значительно (в несколько раз) превышает полную
2
кинетическую энергию входящего потока (И /2 2 ).
Сравнительные преимущества при 
создании микроГЭС 
на 
основе 
подобных
технологий относительно плотинных и традиционных свободно-поточных ГЭС приведены
ниже:
* низкая себестоимость капитальных вложений — по приблизительным подсчётам
150-450 дол/кВт в отличие от плотинных ГЭС, где она составляет около 1000-1300
дол/кВт;
* кратчайшие сроки ввода в эксплуатацию (90-180 дней после начала реализации).
Для плотинных станций этот срок определяется годами и десятилетиями;
* отсутствие водохранилища (экологический эффект). Свободно-поточные турбины
работают как искусственные 
аэраторы 
воды, 
насыщающие 
воду 
кислородом, 
что
благоприятно воздействует на фауну и в целом на экосистему водотока;
* отсутствие затрат в зоне затопления водохранилищем за отсутствием такового;
-300-