CN106286088A - 一种管道水力发电系统 - Google Patents

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CN106286088A CN201510318536.2A CN201510318536A CN106286088A CN 106286088 A CN106286088 A CN 106286088A CN 201510318536 A CN201510318536 A CN 201510318536A CN 106286088 A CN106286088 A CN 106286088A
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胡雪蛟
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Abstract

本发明属于水力发电技术领域,具体涉及到一种管道水力发电系统。包括叶轮机、增速装置、发电机、整流器、蓄电器、逆变器、用电器,其中发电机利用水的动能带动叶轮转动,水轮通过增速轮系链接发电机转轴使发电机高速转动,再用整流器把发电机输出的交流电转化成直流电输入在蓄电池中,最后,逆变器把蓄电池的电转化成交流电传输给用电器。

Description

一种管道水力发电系统
技术领域
本发明属于水力发电技术领域,具体涉及到一种管道水力发电系统。
背景技术
在城市和农村的各个角落里我们都可以看到熟悉的管道,如生活用水管道,污水排放管道,工业用水管道,河流的水泥输水管道等。 当水从这些管道中流出时都具有很大的动能,而这些能量都白白的浪费了,为了有效利用这些浪费的水能我们设计了管道水力发电系统。 自来水一般靠一定的压力输送,在中转站通过减压阀降低水压后,储存在水塔里,然后用水泵输送给各个用户。新型管道内发电机有可能取代减压阀,并可用于向水泵提供动力,从而有效地利用水资源并降低电力消耗。 在水资源丰富的地区小型水力发电机是家庭首选电源,我们所设计的发电系统是一种管道叶轮发电机,该发电机成本低 ,电压稳定,具有体积小、重量轻、结构简单、运行可靠、安装使用方便等特点,最适合于具有零星微小水力资源的山区农户解决照明,电视机等用电的发电设备。该叶片式水轮机耗能小,能向发电机提供较大转矩。水轮通过增速轮系连接发电机转轴,本管道多级叶轮发电机能够有效地利用水资源,以小水力的有限力量带动发电机发电,解决在水资源匮乏地区用户不能利用较小水力发电的难题,在大城市更能有效地利用水力资源,具有能耗低、效率高的鲜明优势。
发明内容
本发明提出了一种管道水力发电系统,其特征在于所述系统包括叶轮机、增速装置、发电机、整流器、蓄电器、逆变器、用电器,其中发电机利用水的动能带动叶轮转动,水轮通过增速轮系链接发电机转轴使发电机高速转动,再用整流器把发电机输出的交流电转化成直流电输入在蓄电池中,最后,逆变器把蓄电池的电转化成交流电传输给用电器。
管道叶轮发电系统的主要部分是叶轮机,在叶轮机的外部管道,先把流水管道接在叶轮机的管道口上就能向发电机输入一定的功率。
有益效果:
本发明提出的管道水力发电系统安装、使用方便,适合用户自购、自建、自管、自用。用户只需较少的投资就能供给你的家庭增添幸福和欢乐。在我国人口基数这么大的国家若都能用上我们的发电系统,该发电系统在水力资源丰富的山区和管道繁多的城市都有很广的应用前景,若发电机可供给一个照明灯正常照明,那么一个发电机就可以节省一个照明灯所用的电费,可想我们的发电系统也会为我国的家庭省下来很大一笔费用。
具体实施方式
本发明提出了一种管道水力发电系统,其特征在于所述系统包括叶轮机、增速装置、发电机、整流器、蓄电器、逆变器、用电器,其中发电机利用水的动能带动叶轮转动,水轮通过增速轮系链接发电机转轴使发电机高速转动,再用整流器把发电机输出的交流电转化成直流电输入在蓄电池中,最后,逆变器把蓄电池的电转化成交流电传输给用电器。
管道叶轮发电系统的主要部分是叶轮机,在叶轮机的外部管道,先把流水管道接在叶轮机的管道口上就能向发电机输入一定的功率。
具体计算如下: 现研究理想水轮在流动的水中的情况。并规定: v1:距离水力机一定距离的上游水速;V:通过水轮时的实际水速;v2:离水轮远处的下游水速。设通过水轮的水流其上游截面为S1,下截面为S2。由于水轮的机械能量仅由水的动能降低所致,因而v2必然低于v1,所以通过水轮的水流截面积从上游至下游是增加的,即S2大于S1。 如果假定水是不可压缩的,由连续条件可得: S1v1=Sv=S2v2 水作用在水轮上的力为: F=ρSv(v1-v2)故水轮吸收的功率为: P=Fv=ρSv2(v1-v2)
此功率是由动能转换而来的。从上游至下游的的动能变化为:
△E=2 1 ρSv(v11-v22) 令式(1-4)与(1-5)相等,得到 122 vv v作用在水轮上的力和提供的功率可写为 F=12ρSv(2212vv) P=1 4 ρSv(v11-v22)(v1+v2)对于给定的上游速度v1,可写出以v2为函数的功率变化关系,将式(1-8)微分得214dPdvSv(22 112223vvvv) 2 0dP dv有两个解:v2=-v1,没有物理意义;
v2=v/3,对应于最大功率。
以v2= 1 3v代入P的表达式,得到最大功率为
max8 27 PρS31v将上式除以水流通过扫掠面S时所具有的动能,可能得水力机的理论最大效率(或称理论水能利用系数)ηmax=max3112PSρv=3 131(8/27)12SSρvρv= 16270.593
它说明,水力从自然水中所能索取的能量是有限的,其功率损失部分可以解释为留在尾流中的旋转动能。
将上式除以水流通过扫掠面S时所具有的动能,可能得水力机的理论最大效率(或称理论水能利用系数ηmax=max3112PSρv=3 131(8/27)12SSρvρv= 16 270.593
它说明,水力从自然水中所能索取的能量是有限的,其功率损失部分可以解释为留在尾流中的旋转动能。

Claims (2)

1.一种管道水力发电系统,其特征在于所述系统包括叶轮机、增速装置、发电机、整流器、蓄电器、逆变器、用电器,其中发电机利用水的动能带动叶轮转动,水轮通过增速轮系链接发电机转轴使发电机高速转动,再用整流器把发电机输出的交流电转化成直流电输入在蓄电池中,最后,逆变器把蓄电池的电转化成交流电传输给用电器。
2.如权利要求1所述的管道水力发电系统其特征在于所述管道叶轮发电系统的主要部分是叶轮机,在叶轮机的外部管道,先把流水管道接在叶轮机的管道口上就能向发电机输入一定的功率。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109133238A (zh) * 2018-08-21 2019-01-04 薛光兵 一种便于增加工作效率且能自发电的生活污水用曝气机

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109133238A (zh) * 2018-08-21 2019-01-04 薛光兵 一种便于增加工作效率且能自发电的生活污水用曝气机
CN109133238B (zh) * 2018-08-21 2021-12-03 浙江环艺电子科技有限公司 一种便于增加工作效率且能自发电的生活污水用曝气机

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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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