Question

水落差10米，上面建有水库，由直径30厘米的水管供水到水轮发电机，每小时能发多少电？

水流速度不知道有多少米每秒（只知道有源源不段的水流，水管里面全装满水，在满载状态下），这种环境下水流量有多少？按水轮发电机70%的转换率（水的总势能转换成电能70%计算），最多每小时能发多少度电？配置多大功率的水轮发电机最合适？请专业人士给出专业的答复。（非专业人士请不要随便给个答案误导我）谢谢！
最好详细解说一下计算过程，谢谢！
这种情况下发电每小时需要耗费多少吨水？合每发一度电需要耗费多少吨水？

Answer 1

流速确实很难算，这个要真正行家才行。

我暂定流速为6m/s，进行计算，你要真装小水轮机发电，

你把水的落差范围，输水管的比降提供正确，水轮机厂家应该能算出水流速度的。

30cm直径截面积为0.07066平方米，流量为0.07066 X 6 = 0.42立方米/秒。

水能理论功率为0.42*9.81*10 = 41.2KW，如果是90%以上高效率水轮机，

装36kw的发电机都没问题。即使按最垃圾厂家70%效率算，

水轮机出力也有41.2X0.7 =28.8kw，完全可以装25kw的发电机。

实际上发达国家即便是几十KW的小水轮机效率也很少低于90%，

国内优秀的微型水电设备厂生产的水轮机也能做到85%以上的效率，

给你推荐两个有水轮机选型参数的厂家：

福建省永定县金丰水轮机械厂，http://www.kftb.com/

罗定市水轮机厂，http://www.ldjingz.com/ivwtype.asp?ivwsn=1 ;

我曾研究过微水电个把月，觉得很有意思，

lz上面要是有水库的话，枯水期2月落差就有10米的话，

那么真正选水轮机的额定水头应该在12米左右，

枯水、丰水水头范围应该在10-15米之间。

夏天涨水期，水库水位是很高的，水头范围算错了会浪费不少水能的。。。

还有就是流量，也就是输水管大小，30cm直径肯定是小了，

你若是能跟水库管理者协调、或者你自己就是管水库的话，

设计流量应该是坝址控制流域面积年来水量的1.3-2.0倍，（这是讲究充分利用水能的一般算法）

如果水库调节能力是多年级别的，则1.0-1.3就好了，不过水头落差范围会比较大。

水库流量计算为水库年来水量xxx万立方米/3153万秒（一年换算为秒数）

如果你的水库有来水量数据，除以3153万秒即为年平均流量 x立方米/S了

没有则算查你们当地年平均降水量数据，然后问下水库控制流域面积，

没有面积就上上谷歌地球概算这个水库控制流域面积，算法如下：

假如水库控制面积为15平方公里，换算为1500万平方米，

降水量为1200mm，假设降水的三分之一直接蒸发、渗漏掉，则流进水库的为0.8米。

那么年来水量就是1500x0.8=1200万立方米，年径流量为1200万立方米/3153万秒=0.4立方米/秒

够详细了，我也就知道这么多了

追问

你的流速6米/秒是怎么来的？只是假定的？

追答

输水管道的流速是难算的，我也不会。
主要是不知道公式，貌似很高难度

不过那是设计管道所需要的，
你如果用现成的管道，就不需要知道流速了
因为你可直接算出流量来，流量才是最重要的。
水轮机发电只取决于流量、落差、转换效率三个参数。

你的水库水从管道流出进入沟里，速度很慢了，很好算速度的，
扔快泡沫塑料什么的在水里，算算10秒跑了多远，计算出流速，
在拿尺子量下水深、水宽，就大概得出截面积，乘以流速，就是流量了

追问

这种情况下发电每小时需要耗费多少吨水？合每发一度电需要耗费多少吨水？

追答

一小时是3600秒，假如流量是0.1立方米/s。一小时自然是360立方米

一度电是1KW`H，假设0.1立方米/S流量，落差10米，水理论功率约10kw，

一小时自然是10kwh，相当于一度电耗水36立方米。。（这是0损耗的概算）

实际上所谓一度电耗水是只跟水的落差相关，其他都没关系。
同样立方米的水，在固定时间流完的话，折算成的流量是一样的。
这样他们能发出的电量就取决于令两个变量水位落差、水轮机效率。
而水轮机效率一般是80%-95%，也是比较固定的。

所以同样的水量，利用落差10米发出的电只有利用20米的一半，要是有100米水头，则能发出10米水头的10倍电量来。

另，水电站发电的耗水跟工农业耗水完全两回事，水电站是不消耗水的，
只是水从高处流向低处的过程中，人为的集中落差让水流从水轮机通过而已，并没有消耗。

Answer 2

你好,这个问题很简单,落差10米,也就是水头为10M,流量这样计算,30CM管截面积为S=3.14*0.15*0.15=0.071M2,在水轮机选型中,一般流速控制在2.0-3.0m/s,那么流量=0.071*3
=0.21m2/s（每秒0.21吨）,在这种情况下,水头损失为小。当然也可考虑流速为5M/s,那么水头损失就大一些，这时的流量为0.35M2/s（每秒0.35吨）。
装机容量P＝10*0.21*9.81*0.7＝20KW 或
P＝10*0.35*9.81*0.7=24kw
这样的水轮机属微型水轮机。以上是按理论上计算。如果你能改变压力管的大小，那么发电量可以增加不小，原因是你有水库调节。
至如，每小时用多少水，你是可以算出来了，装机容量为20KW，也就是发电机能发20KW，能发多少度电，想信你也能算出来！
我们是专业生产水轮机和发电机的厂家，只不过你这种机型太小，我们不生产，或能有其它厂家生产吧，不过很少。

Answer 3

1/2gt^2=10,g为重力加速度，取9.8. （自由落体运动，10米）
t=1.4s（运动时间）
最大速度V=gt=14m/s；
P=ρgh,压强，P=1000*9.8*10=98000 (10m处压强）
压力，F=PS=98000*3.14*0.15^2=6900N （水压力）
功率P=FV=6.9*14=96900 （最大功率）
*70%=67830 （实际功率）
功W=Pt=67830*1h 焦耳=67.83度 （单位换算）

追问

这种情况下发电每小时需要耗费多少吨水？合每发一度电需要耗费多少吨水？

追答

每小时耗多少水，其实就是每小时流过多少水。
而每发一度电耗多少水，是发一度电流过多少水。
每秒耗水：流速乘以面积Q--VST=14*(3.14*0.15^2)*
每小时耗水=Q*3600=3560.76立方米=3560.76kg=3.56吨
每度电用时：一小时除以67.83=53秒
耗水：Q*53=52.50立方米，合52.50千克水

Answer 4

这个要找水机方面的专家来哦，理论和实际有很大差距的。