CN108547727A - 一种利用波浪能的海面取水与发电装置 - Google Patents

一种利用波浪能的海面取水与发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108547727A
CN108547727A CN201810359334.6A CN201810359334A CN108547727A CN 108547727 A CN108547727 A CN 108547727A CN 201810359334 A CN201810359334 A CN 201810359334A CN 108547727 A CN108547727 A CN 108547727A
Authority
CN
China
Prior art keywords
discharge chambe
check valve
seawater
wave energy
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810359334.6A
Other languages
English (en)
Inventor
宋文武
舒乙宸
曹阳
郝齐钧
罗淳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xihua University
Original Assignee
Xihua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xihua University filed Critical Xihua University
Priority to CN201810359334.6A priority Critical patent/CN108547727A/zh
Publication of CN108547727A publication Critical patent/CN108547727A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用波浪能的海面取水与发电装置。包括海水室、压缩室和发电系统；海水室固定设置于海平面上，海水室室腔为密闭容器，室腔一端是恒定与海水联通的敞口，另一端与活塞装置连接；压缩室前端是与海水室联通的活塞装置，后端有通过管道和单向阀连接的空气喷口，喷口喷出的压缩空气用于驱动发电系统；压缩室还通过空气吸入管道和单向阀与海面大气联通，压缩室底部设置有收集引水管并通过单向阀开闭；本发明系统利用波浪能直接推动活塞运动压缩空气，不另需动力；系统程序、过程简单，减少了中间过程能量转换造成的能量损失；系统既能发电，也能收集海洋表面丰富的水气资源产生淡水。

Description

一种利用波浪能的海面取水与发电装置
技术领域
本发明属于海洋可再生能源开发和海水综合利用技术领域，尤其属于利用海洋波浪能进行发电和淡化取水技术，特别涉及一种利用波浪能的海面取水与发电装置。
背景技术
随着经济和社会的发展，人类对能源的需求量越来越大，海水淡化处理以及吸附空气中的水分而生成淡水的需求越来越急需。为了解决能源供应在社会发展中的瓶颈问题，寻找替代的可再生能源已经成为全球的共识。由于海洋面积约占全球面积的70％，其中蕴藏着巨大的能量，这就使它吸引了人们的目光，并使世界上许多国家都着手对其进行研究。据国际能源组织(IEA)公布的报告预测：全球可利用的波浪能可达20～25亿kW，相当于目前世界发电装机总量的2倍。且波浪能能量密度大，传播过程中的能量损失很小。海洋能主要包括：潮汐能、波浪能、海流能(潮流能)、海水温差能和海水盐差能。其中波浪能的开发和利用研究是目前研究最多的可再生能源和清洁能源之一。运用波浪发电技术很好地对波浪能进行利用和开发，将会在一定程度上缓解目前的能源危机，其应用前景十分广阔。而波浪能量的大小与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。
现有波浪能利用发电技术中多以波浪推动活塞并驱动水力推动发电装置发电，其能量损失大，发电效率低，还存在循环水的利用问题；同时，在进一步的能源利用中，通常通过利用波浪能获得的电能进行海水蒸发淡化取水，或利用波浪能驱动反渗透装置获取淡化水；这些淡化方法均存在能耗高，效率低，装置成本高的缺陷。
发明内容
本发明根据现有技术的不足公开了一种利用波浪能的海面取水与发电装置。本发明提供了一种效率更高的、综合利用波浪能同时进行发电和取水的波浪能利用装置；本发明系统适合于海面任何地域位置，并能够持续稳定地产生淡水并进行发电。
本发明通过以下技术方案实现：
利用波浪能的海面取水与发电装置，包括海水室、压缩室和发电系统；其特征在于：
所述海水室固定设置于海平面上，海水室室腔为密闭容器，室腔一端是恒定与海水联通的敞口，另一端与活塞装置连接；本发明海水室室腔总容积可根据所需淡水量及发电量的大小而确定。
所述压缩室前端是与海水室联通的活塞装置，后端有通过管道和单向阀三连接的空气喷口，喷口喷出的压缩空气用于驱动发电系统；压缩室还通过空气吸入管道和单向阀二与海面大气联通，压缩室底部设置有收集引水管并通过单向阀一开闭；
所述发电系统包括由喷口喷出的压缩空气驱动的汽轮机和汽轮机驱动的发电机。
本发明所述各单向阀均为电磁阀，并由压力传感器控制开闭。
所述压缩室及其活塞装置为一体的管道结构，管道的前端为活塞运动段、后端为空气压缩段。
本发明利用海洋波浪能发电以及提取海洋上空空气中水分实现发电和海水淡化利用的目的。
将本发明系统装置置于海平面上，海水室中处于海水充满状态。当海浪上升时，海水室中海水上冲顶上推动活塞装置中的活塞移动，活塞移动压缩压缩室中的空气，当压缩室中空气压强达到预定值，单向阀一打开，引水管打开，活塞高速压缩空气会凝结成小水珠，小水珠凝结成水从引水管中流出以便收集，同时，单向阀三在气缸中空气压强达到预定值时开启，高压气体则会通过管道喷头使发电机发电。而当海浪下降时，海水室形成低压，单向阀二门开启，与空气相连，活塞两侧形成压力差，推动活塞恢复初始位置，如此往复。引水管负责收集压缩产生的水分，而高压气体驱动发电机发电。上述各单向阀均可采用电磁阀，并设定开闭启启动的压力阀值。
本发明有益性：本发明系统利用波浪能直接推动活塞运动压缩空气，不另需动力；系统程序、过程简单，减少了中间过程能量转换造成的能量损失；系统既能发电，也能收集海洋表面丰富的水气资源产生淡水。
本发明利用水面因波浪而不断上下运动而压缩装置内空气从而产生的能量来转化成电能，实现利用波浪发电的目的；海面海水蒸发形成丰富水气资源，为在海上或近海岸人们的淡水需求提供了可靠来源。本发明利用海洋波浪能，驱动传动机构，充分压缩空气，一方面利用海面空气中丰富的水，另一方面进行发电，充分利用波浪能资源。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图。
图中，1是海洋波浪，2是海水室，3是活塞，4是空气吸入管道，5是压缩室，6是喷口，7是气轮机，8是发电机，9.1是单向阀一，9.2是单向阀二，9.3是单向阀三，10是引水管，P1表示ΣρgH1i，Pa表示大气压强，H1表示最高浪高，H2表示最低浪高(H2<0)，H3表示单向阀门距工作管段中心的高度(H3>H1)，H3’表示单向阀门高出最高浪高的距离(H3’>0)，H4表示最低浪高与进水管口的高度。
具体实施方式
下面通过实例对本发明进行具体的描述，本实施例只用于对本发明进行进一步的说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。
结合附图。
利用波浪能的海面取水与发电装置，包括海水室2、压缩室5和发电系统；海水室2固定设置于海平面上，海水室2室腔为密闭容器，室腔一端是恒定与海水联通的敞口，另一端与活塞装置连接；
压缩室5前端是与海水室2联通的活塞装置，后端有通过管道和单向阀三9.3连接的空气喷口6，喷口6喷出的压缩空气用于驱动发电系统；压缩室5还通过空气吸入管道4和单向阀二9.2与海面大气联通，压缩室5底部设置有收集引水管10并通过单向阀一9.1开闭；
发电系统包括由喷口6喷出的压缩空气驱动的汽轮机7和汽轮机7驱动的发电机8。
各单向阀均为电磁阀，并由压力传感器控制开闭。
本发明附图1中采用压缩室5及其活塞装置为一体的管道结构，管道的前端为活塞运动段、后端为空气压缩段。
装置中的海水室2固定设置于海平面上，其进口不与大气想通。空气压缩室5的空气吸入管道4的高度超过波浪的高度，且一直与海面上的空气想通。波浪上升时，海水对活塞3左边形成压力差，推动管道中活塞3运动。
如图1所示，本例压缩室5及其活塞装置为一体的压缩管道结构，压缩管道内主要含活塞3、各单向阀门、喷口6，喷口6设有电磁单向阀三9.3实现开闭，单向阀三9.3和压缩管道的其他电磁单向阀一9.1、单向阀二9.2开闭由控制器控制开闭，压缩管道中电磁单向阀一9.1连接引水管道10，引水管道10末端设置集水水缸。当波浪起伏，海水推动活塞3运动后，活塞3压缩容腔内气体，当气体压强达到设定值后，海面上高湿度空气中的水蒸汽由于压强的增大凝结成小水珠附着于压缩管道底部，此时喷口6的单向阀三9.3和压缩管道底部的单向阀一9.1同时开启，活塞3向右移动，压缩管道底部的水珠在活塞3的作用下聚成水流，从引水管10中流出。压缩腔室内的高压气体从喷口6喷出，推动外部汽轮机7的风力叶片转动，并驱动发电机8发电。当活塞3运动到一定值后，压缩管道内的水和空气被排出，单向阀一9.1、单向阀三9.3关闭，此时达到一个瞬时的平衡状态。由于波浪的回落，活塞3左端的水流由于重力的作用，向海洋流动，海水室2内形成负压真空状态，活塞3被向左吸回，活塞3右端压缩管道内形成负压，当负压达到一定值时，单向阀二9.2打开，向压缩管道中补充高湿度空气，当活塞3回到初始状态时，单向阀二9.2自动关闭，整个装置恢复到最初始的状态。
本装置通过空气吸入管吸入海面富含水气的空气，空气经压缩后，在相同的温度下，压力越高，水的饱和蒸气压越小，水越容易析出，从而利用压缩空气产生可利用的淡水。同时，利用压缩空气的内能驱动气动式汽轮机叶轮旋转，将气体内能转化为机械能带动发电机发电。
H1>0时，波推动活塞压缩高湿度的空气；
H1<0时，单向阀门吸入海面高湿度的空气，由海面大气压Pa推动活塞向左移动。

Claims (3)

1.一种利用波浪能的海面取水与发电装置，包括海水室、压缩室和发电系统；其特征在于：
所述海水室固定设置于海平面上，海水室室腔为密闭容器，室腔一端是恒定与海水联通的敞口，另一端与活塞装置连接；
所述压缩室前端是与海水室联通的活塞装置，后端有通过管道和单向阀三连接的空气喷口，喷口喷出的压缩空气用于驱动发电系统；压缩室还通过空气吸入管道和单向阀二与海面大气联通，压缩室底部设置有收集引水管并通过单向阀一开闭；
所述发电系统包括由喷口喷出的压缩空气驱动的汽轮机和汽轮机驱动的发电机。
2.根据权利要求1所述的利用波浪能的海面取水与发电装置，其特征在于：所述各单向阀均为电磁阀，并由压力传感器控制开闭。
3.根据权利要求2所述的利用波浪能的海面取水与发电装置，其特征在于：所述压缩室及其活塞装置为一体的管道结构，管道的前端为活塞运动段、后端为空气压缩段。
CN201810359334.6A 2018-04-20 2018-04-20 一种利用波浪能的海面取水与发电装置 Pending CN108547727A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810359334.6A CN108547727A (zh) 2018-04-20 2018-04-20 一种利用波浪能的海面取水与发电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810359334.6A CN108547727A (zh) 2018-04-20 2018-04-20 一种利用波浪能的海面取水与发电装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108547727A true CN108547727A (zh) 2018-09-18

Family

ID=63511936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810359334.6A Pending CN108547727A (zh) 2018-04-20 2018-04-20 一种利用波浪能的海面取水与发电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108547727A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110185574A (zh) * 2019-05-22 2019-08-30 博罗县砖头电机设计工作室 一种风洞式海浪发电系统
CN110594085A (zh) * 2019-10-12 2019-12-20 大连理工大学 一种集成振荡水柱式波浪能发电装置自提升箱式取水戽头及其使用方法
CN113027666A (zh) * 2021-04-30 2021-06-25 河北工业大学 一种波浪能-风能一体化发电的灯塔

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58178881A (ja) * 1982-04-14 1983-10-19 Mitsubishi Electric Corp 波力エネルギ−変換装置
CN101158330A (zh) * 2007-10-26 2008-04-09 秦振 海浪发电装置
CN102269106A (zh) * 2010-06-01 2011-12-07 上海海洋大学 震荡浮子气动式海洋波浪能发电装置
US20130277978A1 (en) * 2011-05-06 2013-10-24 Voith Patent Gmbh Turbine Installation for Extracting Sea Wave Energy
CN104612212A (zh) * 2015-02-05 2015-05-13 王常智 水蒸汽加压制水装置
CN105114241A (zh) * 2015-09-23 2015-12-02 河海大学 一种波浪能发电装置及发电方法
CN206692427U (zh) * 2017-03-29 2017-12-01 国家海洋局第一海洋研究所 海底增氧装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58178881A (ja) * 1982-04-14 1983-10-19 Mitsubishi Electric Corp 波力エネルギ−変換装置
CN101158330A (zh) * 2007-10-26 2008-04-09 秦振 海浪发电装置
CN102269106A (zh) * 2010-06-01 2011-12-07 上海海洋大学 震荡浮子气动式海洋波浪能发电装置
US20130277978A1 (en) * 2011-05-06 2013-10-24 Voith Patent Gmbh Turbine Installation for Extracting Sea Wave Energy
CN104612212A (zh) * 2015-02-05 2015-05-13 王常智 水蒸汽加压制水装置
CN105114241A (zh) * 2015-09-23 2015-12-02 河海大学 一种波浪能发电装置及发电方法
CN206692427U (zh) * 2017-03-29 2017-12-01 国家海洋局第一海洋研究所 海底增氧装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110185574A (zh) * 2019-05-22 2019-08-30 博罗县砖头电机设计工作室 一种风洞式海浪发电系统
CN110594085A (zh) * 2019-10-12 2019-12-20 大连理工大学 一种集成振荡水柱式波浪能发电装置自提升箱式取水戽头及其使用方法
CN110594085B (zh) * 2019-10-12 2024-05-17 大连理工大学 一种集成振荡水柱式波浪能发电装置自提升箱式取水戽头及其使用方法
CN113027666A (zh) * 2021-04-30 2021-06-25 河北工业大学 一种波浪能-风能一体化发电的灯塔

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108547727A (zh) 一种利用波浪能的海面取水与发电装置
CN104261498B (zh) 一种波浪能驱动的海水温差能海水淡化装置及方法
CA3000629C (en) Heat pump-reinforced salinity-gradient power generation device using the vapor-pressure difference energy method under positive temperature difference
CN206346264U (zh) 一种基于太阳能跟踪和风能集水装置
CN207943899U (zh) 一种mvr海水淡化系统
CN103265140B (zh) 太阳能线聚光-风能协同超声波海水淡化装置及淡化方法
CN202430029U (zh) 一种带回热回质循环的太阳能吸附式海水淡化装置
CN104895144A (zh) 一种空气制水机用控制装置
CN207404876U (zh) 一种自然能源式海水淡化装置
CN102031804A (zh) 全自然能利用空气生产饮用水及其置换方法
CN203256082U (zh) 太阳能线聚光-风能协同超声波海水淡化装置
CN208267998U (zh) 一种高效气动式波浪能发电装置
CN209853766U (zh) 一种利用太阳能及深海底低温水进行海水淡化装置
CN204417163U (zh) 一种新型太阳能海水淡化系统
CN203584686U (zh) 一种风能、太阳能、海浪能循环互补发电和海水淡化装置
CN106044907A (zh) 一种风能光能综合利用海水淡化船
CN115717418A (zh) 人工降水发电方法及系统
CN104860364B (zh) 一种潮汐直驱海水淡化及能源利用系统
CN203700093U (zh) 一种太阳能海水淡化装置
CN204151185U (zh) 应用于救生艇的低耗高效多级能源的海水淡化系统
CN202968174U (zh) 波浪能负压式海水淡化装置
CN106745431A (zh) 一种全热回收太阳能海水淡化装置
CN109555636B (zh) 一种海岸波浪能综合利用系统
CN202325990U (zh) 太阳能蓄水发电系统
TW201018780A (en) Wind power turbine generator system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180918