CN1165245A - 水力循环式发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是通过收缩出水管口径，使出口流速增大流量减少。根据能量守恒与转化定律及连续性方程，出水口收缩同不收缩相比产生能量相等，但它们之间流量不相等。这种流量差别在本发明装置中就可以有剩余能量输出外载。具体工作过程中：水从高处通过管道流到收缩出口喷射水轮机转动，水轮机带动发电机发电，水又流入水轮机下的接水容器中，水泵又将接水容器内的水抽上高处。以此进行循环。发电机电能除供给水泵处剩余电能可输出。

Description

水力循环式发电装置
本发明属于水力发电领域，提出了一种通过水力往复循环而获得电能的发电装置。
现有的发电形式普遍采用水力、煤、风能等等形式的能量转换产生电能。但其受环境条件的限制与影响较大，同时要求具备相应的技术条件与投资规模。因此，积极地探索开发利用高效率的发电方式是十分必要的。
本发明的目的即是出于以上客观需提供一种结构简单、体积小、效率高并能广泛实施的水力循环式发电装置。
众所周知，水流在运动时具有位能、压能(二者统称为势能)和动能。它们互相联系着，不但在一定的条件下共处于一个统一体中，而且在一定的条件下又互相转化。而流体的连续性方程表明，流过流管中任何截面的体积流量(单位时间内流过截面的流体体积)相等。并表明：通过流管的流速和流管的截面积成反比。即面积1乘流速1等于面积2乘流速2。有一压力管道，水流在管道内为稳定流(水流运动时流速、压强不随时间而变化，仅与空间位置有关，称为稳定流)。此时当把压力管道出水口口径突出收缩，因出水口处直径比管段小，因此来水量通过收缩出水口时，按照连续性方程，断面缩小流速增大；按照能量方程，动能增大压能减少。如生活中常见的利用水力清洗汽车，就是应用缩小出水口径获得更高流速来喷射汽车上的污泥。现再就发明人的实验结合附图1来更进一步具体说明本发明的工作原理；实验条件的图1为水流补充，流量远远大于下流水管道4的流量，其目的是保证下流水管道4的水流达到稳定流。3为水位高度，5为出水口阀门，6为出水口，7为出水口与地面高度(在实验中统一为0.32米)，8为水射流距离，9为接水容器。在进行一至四实验时当打开阀门5后结果如下：
 实验次序    水位高度3    管道4的内径   出水口6的内径     射流距离8的长度    流量(60秒内)  管道4的长度
  一     1.1m     7mm     7mm     0.40m  0.00037m3  0.93m
  二     1.1m     7mm     4mm     1.04m  0.00018m3  0.93m
  三     2.24m     4mm     4mm     0.36m  0.0013m3  2.13m
  四     0.7m     7mm     4mm     0.69m  0.0013m3  0.48m
根据能量守恒与转化定律，流速的增加必伴随着压力的降低及连续方程对实验一至四结果，通过计算对比，实验一至四在单位时间内所产生的能量是相等的。上述结果早已在现有技术中广泛应用。这里如果要保证实验二下流水管道4的流量长期稳定，就必须在60秒钟内把0.00018立方米的水提升到水位3的1.1高度。这时从直观上可看出要提升0.00018立方米的水在60秒钟内达到1.1米高度，所消耗的能量小于实验一或二产生的能量，因为实验中一或二产生的能量相等。而它们之间流量不相等。这样如果用抽水泵同图一中的水箱2与接水容器9通过上流水管道联接，抽水泵的流量只需要约大于或等于在60秒钟内0.00018立方米，而抽水高度同样是实验一或二中的水位高度1.1米。已知实验一的流量大于实验二，而二者产生能量相等。抽水泵只要满足实验二的流量，就能使实验一或二产生的能量大于抽水泵消耗的能量。利用它的相互之间的流量差别，正是构成本发明在不违反能量守恒的前提下达到完全可行的目的。因此本发明如连续循环工作后，就可有剩余能量输出给外载。
本发明提出的水力循环式发电装置，具有设备、结构简单合理、投资低便于安装，本发明在得到广泛应用后，它将取代现有的能源方式，从而节约大量的能源，为人类提供更好的便利。
附图一为发明人实验说明示意图。
附图二为本发明实施结构示意图。
以下结合图二对本发明的实施工作原理做进一步的描述。首先因上部容器1和下部接水容器8构成高低不同，上部容器1内的水就有了势能，当容器1中的水通过下流水管道3流向收缩出水口5时，出水口5处流速增大，此时被增大后的水流冲击水轮机7转动，这时水的势能被转换为机械能，因水轮机7的中心转抽已同发电机6的中心转轴相联接，水轮机7转动后必然带动发电机6转动发电。这时机械能又被转换为电能，水流冲击水轮机7后流入接水容器8中。抽水泵4又将接水容器8内的水通过上流水管道2送到容器1中，从而形成往复循环的工作过程。在本发明装置往复循环的工作同时，发电机6发出的电能除提供给抽水泵4为维持本发明装置连续运行外，剩余电能可输出外载。而其它实验证明输出外载电能的大小，与下流水管道3的内径同出水口5的内径成一定的反比关系。

Claims (2)

1、一种通过水力往复循环而产生电能的发电装置，其特征在于抽水泵(4)同上流水管道(2)或接水容器(8)联接，上流水管道(2)又同容器(1)联接，容器(1)又同下流水管道(3)联接，下流水管道(2)出口处(5)为收缩形状，水轮机(7)同发电机(6)中心转轴联接。
2、按照权利要求1所述的水力循环式发电装置，特征在于水流通过收缩形状结构，其作用是产生高流速水冲击水轮(7)转动，因水轮机(7)同发电机(6)中心转轴联接，水轮机(7)转动带动发电机(6)发电，发电机(6)发出电能除同抽水泵(4)联接外，还同外载联接。
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