電力水力発電水力発電の原理・計算★★☆☆☆
水力発電の理論水力と電力の単位
概要
水力発電における理論水力（最大出力）の公式 P = ρgQH と，そこから導かれる P = 9.8QH [kW] の実用式を扱う。有効落差・流量・密度・重力加速度の各量の意味を理解し，単位 W の導出過程（N・J・W の関係）を押さえることが重要。
📖用語
理論水力：水が持つ位置エネルギーを電力に変換したときに得られる理論上の最大出力。P = ρgQH [W] で表される。
有効落差（純落差）：総落差から損失落差（摩擦・衝突損失）を差し引いた実際に使える落差。
総落差：取水位と放水位の高さの差。
損失落差：水路や管路の摩擦・衝突によって失われる落差。
流量（Q）：単位時間に流れる水の体積 [m3/s]。
📐基本公式：理論水力
水力発電の理論水力 P は次式で表される。
P = ρgQH [W]
ρ：水の密度 = 1000 kg/m3
g：重力加速度 = 9.8 m/s2
Q：流量 [m3/s]
H：有効落差 [m]
数値を代入すると P = 9.8QH [kW]（Q[m3/s], H[m]）
単位の確認
ρgQH = (kg/m3)(m/s2)(m3/s)(m) = kg･m/s2 × m/s = N × m/s = J/s = W
•kg･m/s2 = N（ニュートン，力の単位）
•N･m = J（ジュール，エネルギーの単位）
•J/s = W（ワット，仕事率・電力の単位）
•9.8 × 1000 = 9800 → P = 9800QH [W] = 9.8QH [kW]
各落差の定義
•総落差：取水位と放水位の差
•有効落差（純落差）：総落差 − 損失落差（摩擦・衝突損失）
•損失落差 ≒ 総落差の数 ％程度
関連問題数:1問
💬公開コメント(0)誰でも閲覧可
公開コメントはまだありません。