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カプラン水車の背後にある興味深いエンジニアリングを楽しんでいただけたら幸いです。この動画が有益だと感じていただけたら、ぜひwww.patreon.com/Lesics でのサポートもご検討ください。サビン・マシューより
久しぶりに見れてうれしい
翻訳ありがとうございます！ためになります
今年第二種電気主任技術者受けるのでタメになります
30年前に、水力発電所メンテの会社に数年居たので………懐かしく視ています。ランナーブレード︙水の起こすキャビテーションで特定の所だけが削れるんですよね。 水のチカラって凄いよね😰天山発電所の直径5m（だったかな？)の発電機には驚かされました。 また、ソレを固定するナットはボルト径が150mmとか無茶苦茶重くで人力で動かせないのでクレーンで移動させてましたね。😅あっ、そうそう、何処だったかな？ 点検時、水車出口に溜まった水には色んな川魚やエビがいて採って持ち帰ってましたね✌️😁
後ろに3dプリンターがあるの好き
とても分かりやすかったです。ありがとうございます。エネルギー媒体が液体ではなく気体の場合、カプラン水車は利用できますか？
軸流送風機はあるけど、発電用の軸流風車は見たことが無い。たぶん無いと思う。
@@tubeismybirthplace 回答ありがとうございます。軸流風車が実用化できれば、風力発電機の小型化ができそうですね。
@@rikavic3228垂直軸型マグヌス風力発電機っていうのが実用されてます、たしかインドネシアかフィリピンで設置されててスーパー台風下でも壊れず安定して発電出来た実績もあります。もちろん日本企業です。
現在の一般的な大型風力発電機（3羽根タイプ）は、カプラン水車と同じでしょうね。違うのは、風速が強いと『フェザリングポジション』を取って、休止状態になる事でしょうねぇ…。
昔、キャビテーションでポンプのインペラを割ってしまったことがある。
フランシス水車では、壊食はよく見た事が有るんですが、カプラン水車でも壊食が起るんですね。まぁ、真空破壊現象は、反動水車なら宿命でしょうねぇ…。
カプラン水車のランナって、かなりデカいのが一般的だから、損失は数億円？？？
■【0:58】→カプラン水車は、『低落差・大流量』って、言い方が一般的かなぁ…。低落差（低水頭）はまだ聞く事があるけど、『低揚程』ってあんまり聞かないなぁ…。何故なら、『揚程』という概念は、揚水発電で使われるイメージで、逆転ポンプを前提にしてるはずです。カプラン水車は、揚水発電発電にはあまり使われないイメージがあるかなぁ…。揚水発電と言えば、逆転ポンプのイメージで、『フランシス水車』を逆転する事で、ポンプとして揚水しているイメージですかねぇ…。
5:30以降の説明で、ドラフトチューブの面積(断面積？)を大きくすることにより水圧が上昇する(気泡が発生しない？)という部分が釈然としないですね。
流れの断面積が増えると流速が落ち、流れの運動エネルギーが減少しますが、その代わりとして圧力が高まります（エネルギーの保存）。どれくらい高まるかについては拡大の仕方によって変わり、例えば断面が急激に拡大するような流路では流れの剥離が起こり、エネルギーが熱エネルギーに変わる割合が増えるのであまり圧力は高まりません。流れが剥離しないように滑らかに断面積を拡大すると圧力の上昇度合いは高くなり、このような流路形状を一般にディフューザーと言います。
確かに、動画の説明は何か変な感じがするよねぇ…。ドラフトチューブは、別名『排出管（はいしゅつかん）』または『吐出管（はきだしかん）』と言われます。先ず、物理法則として、圧力の掛かった流体は、高い所（高圧）から低い所（定圧）に流れ出ます。もし仮に、理想的な水車効率として100％を想定する場合、水車通過後の水流は完全に止まっているはずです。でも、水流が止まってしまっては、水の排出が出来ません。だから、ロスを加味しない100％の効率は、不可能です。そこで、ドラフトチューブで吸い出しつつ自重も合間って、フン詰まりにならずに流れ出します。水車入口の管断面積が、水車通過後の吐き出し口よりも大きな断面積の管（ドラフトチューブ）を接続すると、その分だけ流れ出易くなります。その為、水車の羽根を通過する流速が増し、羽根に対する圧力がより高まります。ここまでは、実は、水車効率の向上の話しです。しかし、問題はここからで、流量が減り圧力が減る（電流が減りトルクが減る）状態において、回転数（周波数または電圧）を維持しつつ、同時に水流もスムーズに排出する必要があります。この出力制限による流量の低下の場合、問題は、ドラフトチューブの吸出し高さや断面積の拡大率が大きいと、ランナ下流域でキャビテーション（壊食または壊蝕：erosion）が発生し易くなる事です。特に、上流で水量を唐突に絞ると、水車に流れ込む流量は減りますが、吸出管はその反応にやや遅れるため、未だに吸い出そうと頑張ります。その為、水車通過後の下流域で極端に圧力が低下し、キャビテーションが発生します。因みに、キャビテーションの発生する場所は、羽根の回転方向に対して前方側（揚力側または負圧側：サクションサイド）の下流域です。逆に、羽根の回転方向に対して後方側（抗力側または正圧側：プレッシャーサイド）の上流部が一番圧力が高いです。だから、流量をしぼりつつ羽根を回そうとしているから発電できるのですが、未だに吸出し管が頑張って吸い出そうとする流量の低下時は、キャビテーションが発生し易いと言えるでしょうねぇ…。※※※※水力発電でキャビテーションを防ぐ方法論※※※※①水車の比速度を過度に大きく設定しない。②吸出管の吸出し高さを高く設定しすぎない。③吸出管上部に適量の空気を注入する。④部分負荷運転を避ける⑤ランナーの表面仕上げを平滑にする。⑥耐食性の高い材料を使う。
実物のカプラン水車を見ると、その形と大きさに恐怖と気味の悪さを覚えてすくんでしまう。
ケーシングの断面形状に関わらず、圧力は均等に掛かるのに、なぜ太さが均等だと流量が変わるのだろう。
下流に行けば行くほど、ランナを回すための流量も減り圧力が減るからかなぁ…。また、流路が長くなれば長くなるほど、表面の摩擦抵抗が大きくなるからかなぁ…。これらを考慮して、先に行くほど、管を細くする必要があるでしょうねぇ…。だから、同じ反動水車であるフランシス水車の渦巻き管（ケーシング）も同様ですね。
確かに、『水車のキャビテーションと防止対策の解説［水力発電所２］』というサイトの図には、静圧と動圧の合計が全圧として、オリフィス管やベンチュリー管における圧力分布を良く表してますよね。
こんにちは！
ああ、だからターボチャージャーはあんな形だったのかー。
生きとったんかワレ
カプラン水車の背後にある興味深いエンジニアリングを楽しんでいただけたら幸いです。この動画が有益だと感じていただけたら、ぜひwww.patreon.com/Lesics でのサポートもご検討ください。サビン・マシューより
久しぶりに見れてうれしい
翻訳ありがとうございます！
ためになります
今年第二種電気主任技術者受けるのでタメになります
30年前に、水力発電所メンテの会社に数年居たので………懐かしく視ています。
ランナーブレード︙水の起こすキャビテーションで特定の所だけが削れるんですよね。 水のチカラって凄いよね😰
天山発電所の直径5m（だったかな？)の発電機には驚かされました。 また、ソレを固定するナットはボルト径が150mmとか無茶苦茶重くで人力で動かせないのでクレーンで移動させてましたね。😅
あっ、そうそう、何処だったかな？ 点検時、水車出口に溜まった水には色んな川魚やエビがいて採って持ち帰ってましたね✌️😁
後ろに3dプリンターがあるの好き
とても分かりやすかったです。
ありがとうございます。
エネルギー媒体が液体ではなく気体の場合、カプラン水車は利用できますか？
軸流送風機はあるけど、発電用の軸流風車は見たことが無い。たぶん無いと思う。
@@tubeismybirthplace
回答ありがとうございます。
軸流風車が実用化できれば、風力発電機の小型化ができそうですね。
@@rikavic3228
垂直軸型マグヌス風力発電機っていうのが実用されてます、たしかインドネシアかフィリピンで設置されててスーパー台風下でも壊れず安定して発電出来た実績もあります。もちろん日本企業です。
現在の一般的な大型風力発電機（3羽根タイプ）は、カプラン水車と同じでしょうね。
違うのは、風速が強いと『フェザリングポジション』を取って、休止状態になる事でしょうねぇ…。
昔、キャビテーションでポンプのインペラを割ってしまったことがある。
フランシス水車では、壊食はよく見た事が有るんですが、カプラン水車でも壊食が起るんですね。
まぁ、真空破壊現象は、反動水車なら宿命でしょうねぇ…。
カプラン水車のランナって、かなりデカいのが一般的だから、損失は数億円？？？
■【0:58】→カプラン水車は、『低落差・大流量』って、言い方が一般的かなぁ…。
低落差（低水頭）はまだ聞く事があるけど、『低揚程』ってあんまり聞かないなぁ…。
何故なら、『揚程』という概念は、揚水発電で使われるイメージで、逆転ポンプを前提にしてるはずです。
カプラン水車は、揚水発電発電にはあまり使われないイメージがあるかなぁ…。
揚水発電と言えば、逆転ポンプのイメージで、『フランシス水車』を逆転する事で、ポンプとして揚水しているイメージですかねぇ…。
5:30以降の説明で、ドラフトチューブの面積(断面積？)を大きくすることにより水圧が上昇する(気泡が発生しない？)という部分が釈然としないですね。
流れの断面積が増えると流速が落ち、流れの運動エネルギーが減少しますが、その代わりとして圧力が高まります（エネルギーの保存）。どれくらい高まるかについては拡大の仕方によって変わり、例えば断面が急激に拡大するような流路では流れの剥離が起こり、エネルギーが熱エネルギーに変わる割合が増えるのであまり圧力は高まりません。流れが剥離しないように滑らかに断面積を拡大すると圧力の上昇度合いは高くなり、このような流路形状を一般にディフューザーと言います。
確かに、動画の説明は何か変な感じがするよねぇ…。
ドラフトチューブは、別名『排出管（はいしゅつかん）』または『吐出管（はきだしかん）』と言われます。
先ず、物理法則として、圧力の掛かった流体は、高い所（高圧）から低い所（定圧）に流れ出ます。
もし仮に、理想的な水車効率として100％を想定する場合、水車通過後の水流は完全に止まっているはずです。
でも、水流が止まってしまっては、水の排出が出来ません。だから、ロスを加味しない100％の効率は、不可能です。
そこで、ドラフトチューブで吸い出しつつ自重も合間って、フン詰まりにならずに流れ出します。
水車入口の管断面積が、水車通過後の吐き出し口よりも大きな断面積の管（ドラフトチューブ）を接続すると、その分だけ流れ出易くなります。
その為、水車の羽根を通過する流速が増し、羽根に対する圧力がより高まります。ここまでは、実は、水車効率の向上の話しです。
しかし、問題はここからで、流量が減り圧力が減る（電流が減りトルクが減る）状態において、回転数（周波数または電圧）を維持しつつ、同時に水流もスムーズに排出する必要があります。
この出力制限による流量の低下の場合、問題は、ドラフトチューブの吸出し高さや断面積の拡大率が大きいと、ランナ下流域でキャビテーション（壊食または壊蝕：erosion）が発生し易くなる事です。
特に、上流で水量を唐突に絞ると、水車に流れ込む流量は減りますが、吸出管はその反応にやや遅れるため、未だに吸い出そうと頑張ります。
その為、水車通過後の下流域で極端に圧力が低下し、キャビテーションが発生します。
因みに、キャビテーションの発生する場所は、羽根の回転方向に対して前方側（揚力側または負圧側：サクションサイド）の下流域です。
逆に、羽根の回転方向に対して後方側（抗力側または正圧側：プレッシャーサイド）の上流部が一番圧力が高いです。
だから、流量をしぼりつつ羽根を回そうとしているから発電できるのですが、未だに吸出し管が頑張って吸い出そうとする流量の低下時は、キャビテーションが発生し易いと言えるでしょうねぇ…。
※※※※水力発電でキャビテーションを防ぐ方法論※※※※
①水車の比速度を過度に大きく設定しない。
②吸出管の吸出し高さを高く設定しすぎない。
③吸出管上部に適量の空気を注入する。
④部分負荷運転を避ける
⑤ランナーの表面仕上げを平滑にする。
⑥耐食性の高い材料を使う。
実物のカプラン水車を見ると、その形と大きさに恐怖と気味の悪さを覚えてすくんでしまう。
ケーシングの断面形状に関わらず、圧力は均等に掛かるのに、なぜ太さが均等だと流量が変わるのだろう。
下流に行けば行くほど、ランナを回すための流量も減り圧力が減るからかなぁ…。
また、流路が長くなれば長くなるほど、表面の摩擦抵抗が大きくなるからかなぁ…。
これらを考慮して、先に行くほど、管を細くする必要があるでしょうねぇ…。
だから、同じ反動水車であるフランシス水車の渦巻き管（ケーシング）も同様ですね。
確かに、『水車のキャビテーションと防止対策の解説［水力発電所２］』というサイトの図には、静圧と動圧の合計が全圧として、オリフィス管やベンチュリー管における圧力分布を良く表してますよね。
こんにちは！
ああ、だからターボチャージャーはあんな形だったのかー。
生きとったんかワレ