Arşimet Vidası Nedir?
Arşimet vidası, sulama alanlarında su kaynağının alçakta kaldığı alanlarda suyu üst kısma çıkartmak için kullanılan bir makinedir. Su, bir borunun etrafında yer alan vida şeklindeki bir yüzey döndürülerek pompalanır.
Arşimet Vidası Hidro Türbinler
Arşimet vidası hidro türbini, küçük ölçekli hidro dünyasının son on yılda sahneye çıkan görece yeni bir üyesidir. Bununla birlikte, Arşimet sitemine göre çalışan türbinler onlarca yıldan beri dünya çapında, binlerce kanalın özellikle atık su arıtma işlerinde pompalar olarak kullanılmaktadırlar. Pompa pazarında hâkim olan aynı üreticiler, artık hidroelektrik pazarında da ana tedarikçilerdir.
Adından da anlaşılacağı gibi, Arşimed büyük ölçüde MÖ 250 yılında vidanın mucidi olarak kabul edilmekte geniş çapta kabul görmesine rağmen, yanlış bir şekilde atfedilmiştir, çünkü o zamandan yıllar önce Mısır’da gerçekten kullanılmaktadır. Tarihsel olarak, suyu daha yüksek bir seviyeye çıkarmak için sulamada kullanılıyorlardı ve genellikle daha küçük versiyonlarda öküzler ve hatta insanlar tarafından tahrik edilmekteydi. Arşimet bir vidalı pompanın temel prensibi yukarıdaki şemada gösterilmiştir ve burada tepedeki tutamak saat yönünün tersine çevrilirse suyu alt seviyeden yukarı çeker.
Bir hidro türbin olarak kullanıldığında, prensip aynıdır ancak tersine etki eder. Su vidanın üst kısmına girer ve suyun ağırlığı helisel kanatlara doğru hareket sağlar ve suyun daha düşük seviyeye düşmesine vidanın dönmesine neden olur. Bu dönme enerjisi daha sonra vidanın ana miline bağlı bir elektrik jeneratörü ile elektriğe dönüştürülür.
Arşimet Vidası Hidro Türbinlerin Özellikleri
Hidroelektrik için Arşimet vidaları alçak düşü / yüksek akış(debi) bölgelerinde kullanılır. Genellikle 1,5 metreden daha düşük düşülerde kullanılmazlarsa da (teknik açıdan mümkün ama daha çok ekonomik nedenlerle) kullanılmazlar. Tekli vidalar 8 metreye kadar düşülerde çalışabilir, ancak bu çoklu vidalar genellikle kullanılır, ancak çoğu durumda 8 metreden daha büyük düşüler için daha uygun türbinler bulunabilir.
Arşimet bir vidadan geçen maksimum akış hızı, vida çapına göre belirlenir. En küçük vidalar yalnızca 1 metre çapındadır ve 250 litre / saniye debisinde su geçebilir, daha sonra yaklaşık 14,5 m3 / sn akış debisine ve maksimum 5 metre çapa kadar 250 mm’lik adımlarla artar. Maksimum 5 metre pratik uygulama ve nakliyat kısıtlamalarına sebebiyledir ve çoğu durumda 3 metre bir montaj alanına teslim edilebilecek maksimum çaptaki türbindir. Tabi ki su kaynağının debisi daha fazla ise, paralel olarak birden fazla vida türbini tasarlanarak ve yerleştirilerek enerji üretimi sağlanabilir. Bu sisteme paralel bağlı uygulama adı verilmektedir. Güç çıkışı açısından, en küçük Arşimet vidaları 5 kW’a kadar ve en büyük 500 kW’a kadar üretebilir.
Bir hidro türbin olarak kullanılan Arşimet vidasının ana parçaları aşağıda gösterilmiştir. Gerçek vida üst yatağın altındadır. Helisel vida veya “kanatlar”, daha sonra merkezi bir çelik çekirdeğe kaynaklanmış haddelenmiş yassı çelik levhadan yapılmıştır. Arşimed vidalarının çoğunda üç kanat ya da merkezi çekirdeğin etrafında dolanan üç ayrı helezon bulunur.
Kaliteli bir Arşimet vidası hidro türbini, 30 yıllık bir tasarım ömrüne sahiptir ve bu vida yapılı kanatlara sahip türbinin yeniden elden geçirme ile ömrü uzatılabilir.
Arşimet bir vidalı hidro türbinin önemli bir avantajı, atık-tortu toleranslarıdır. Vidanın kanatlarının nispeten büyük boyutlarına ve yavaş dönme hızına bağlı olarak, nispeten büyük atık malzemeler engellenmeden ve vidaya zarar vermeden geçebilir ve yapraklar gibi kesinlikle tüm küçük döküntüler hiç sorun yaşamadan geçebilir. Bu, vida girişinde bulunan ince ızgaralı eleklere gerek duyulmadığı ve 100 veya 150 mm çubuk aralıklı elekler ile çalışabilecekleri anlamına gelir. Bu, atık engelleyici ızgarada nispeten mütevazı miktarlarda artık birikmesine neden olur ve normalde daha büyük ve alçak düşülü hidroelektrik sistemlerinde gerekli olan (pahalı) otomatik giriş elek temizleyicileri gereksinimini ortadan kaldırır.
Balık Dostu Yenilenebilir Enerji Üretimi
Arşimet vidasının hidro türbin vidalarının düşük dönme hızı ve geniş akış geçişi boyutları, balıkların vidadan aşağı akışta göreceli bir emniyette geçmesine izin verir. Arşimet tipi vidalar genellikle şüphesiz oldukları “balık dostu” hidro türbinler olarak lanse edilirler, buna rağmen Yenilenebilir Enerji Tesislerinde ilk önce tüm hidro sistemlerin türbin tipinden bağımsız olarak balık dostu olması gerektiğini söylerdik. Vidalı olmayan hidro sistemlerde bu sadece iyi tasarlanmış su alma ızgaraları olan ve balık geçişleri sağladığı anlamına gelir. Arşimet bir vidalı hidro türbin alanında yukarı akış balık geçişi gerekliyse, bir balık geçişi için bir kanalın gerekli olacağını unutmayın.
Kaynak: Archimedean screw hydro turbine – Design principle of the Rehart hydropower screw – FISH FRIENDLY SCREW PUMPS – Calculating the torque required by an Archimedes screw pump –