RU183125U1 - HYDRO POWER PLANT - Google Patents

HYDRO POWER PLANT Download PDF

Info

Publication number
RU183125U1
RU183125U1 RU2017142856U RU2017142856U RU183125U1 RU 183125 U1 RU183125 U1 RU 183125U1 RU 2017142856 U RU2017142856 U RU 2017142856U RU 2017142856 U RU2017142856 U RU 2017142856U RU 183125 U1 RU183125 U1 RU 183125U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plate
radiator
conduit
hydropower
storage tank
Prior art date
Application number
RU2017142856U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Идгай Хасанович Мингазетдинов
Инна Дмитриевна Бурова
Роман Андреевич Лисин
Александра Олеговна Сагель
Светлана Васильевна Смирнова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Муниципальное общеобразовательное учреждение "Лицей N 145"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ), Муниципальное общеобразовательное учреждение "Лицей N 145" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority to RU2017142856U priority Critical patent/RU183125U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU183125U1 publication Critical patent/RU183125U1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates

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

Гидроэнергетическая установка относится к гидроэнергетике и может быть использована для преобразования энергии волн или течения в реках для получения электроэнергии.A hydropower plant refers to hydropower and can be used to convert wave energy or currents in rivers to produce electricity.

Использование предлагаемого устройства позволит увеличить к.п.д. вырабатываемого электрического тока.Using the proposed device will increase the efficiency generated electric current.

Гидроэнергетическая установка представляет собой водяной накопительный резервуар с напорным водоводом, в котором преобразователь энергии выполнен в виде гидродинамического излучателя пластинчатого типа, а перед излучателем установлен щелевой направляющий аппарат соосно пластинчатому излучателю, причем установка снабжена несколькими дополнительными последовательными щелевыми направляющими аппаратами с гидродинамическими излучателями пластинчатого типа, расположенными по напорному водоводу. Водяной накопительный резервуар имеет сужающийся канал, являющийся концентратором потока воды, выполненный в виде двух конфузорных отражателей. Попадая на лезвие излучателя, струя жидкости срывается и образует кавитационные вихри, которые пульсируя, движутся вниз по течению водовода, схлопываются и генерируют импульсы давлений. Эти импульсы воздействуют на пьезоэлементы, расставленные вдоль водовода за защитным эластичным покрытием и за счет прямого пьезоэлектрического эффекта снимается электрический потенциал. 2 з.п., 3 ил.

Figure 00000001
The hydropower installation is a water storage tank with a pressure conduit in which the energy converter is made in the form of a plate-type hydrodynamic radiator, and a slot guide device is installed in front of the radiator coaxially to the plate radiator, and the installation is equipped with several additional consecutive slot-type guide devices with plate-type hydrodynamic radiators located on the pressure head conduit. The water storage tank has a tapering channel, which is a concentrator of the water flow, made in the form of two confuser reflectors. Getting on the blade of the emitter, the liquid jet breaks off and forms cavitation vortices, which pulsate, move downstream the water duct, collapse and generate pressure pulses. These pulses act on the piezoelectric elements placed along the conduit behind the protective elastic coating and, due to the direct piezoelectric effect, the electric potential is removed. 2 cp, 3 ill.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к гидроэнергетике и может быть использована для преобразования энергии волн или течения в реках для получения электроэнергии.The utility model relates to hydropower and can be used to convert wave energy or currents in rivers to produce electricity.

Известны устройства для преобразования течения воды или волн приливов в электрический потенциал с использованием различных механических приводов (рычаги, поршни, турбины и др.). Например: а.с. №178338.Known devices for converting the flow of water or tidal waves into electrical potential using various mechanical drives (levers, pistons, turbines, etc.). For example: A.S. No. 178338.

Недостатки таких устройств в том, что в этих приводах происходят большие потери энергии и у подобных устройств очень низкий коэффициент полезного действия (к.п.д.).The disadvantages of such devices are that in these drives there are large energy losses and such devices have a very low efficiency (efficiency).

Известны устройства и установки получения гидроэнергии без различных механических преобразователей, например, с использованием пьезоэлементов (а.с. №7208297, бюл. №4 от 30.01.86 г; а.с. №1209917, бюл. №5 от 07.02.86 г.). Серьезной задачей для подобных устройств является генерирование переменных давлений в жидкости. В устройстве по а.с. №1209917 возникновение пульсаций давления предлагается осуществлять за счет подачи питания на модулирующие пьезоэлементы. Данное устройство данное устройство принято нами за прототип. Недостатки прототипа следующие: в прототипе последовательно используется обратный пьезоэлектрический эффект, при котором к модулирующим элементам прикладывается переменные электрические потенциалы и они, изменяя свои геометрические размеры, создают в жидкости переменное давление. В дальнейшем, предполагается что это переменное давление создает на пьезоэлементах прямой пьезоэлектрический эффект и приводит к разности потенциалов на пьезоэлементах в полости водовода. Однако, эффект прямого и обратного пьезоэлектрического действия не равнозначен, а определяется пьезомодулем d. (В книге Д.Г. Гершгал, В.М. Фридман «Ультразвуковая технологическая аппаратура». Изд. 3-е, перераб. и доп. М: «Энергия» 1976 г., 320 с. Стр. 61-63.). Пьезомодуль d определяет пропорциональность изменения размеров пьезоэлемента от приложенного напряжения U:ΔdU.Known devices and installations for generating hydropower without various mechanical transducers, for example, using piezoelectric elements (A.S. No. 7208297, Bull. No. 4 from 01/30/86 g; A.S. No. 1209917, Bulletin No. 5 from 02/07/86 .). A serious challenge for such devices is the generation of variable pressures in the fluid. In the device by A.S. No. 1209917 the occurrence of pressure pulsations is proposed to be implemented by supplying power to modulating piezoelectric elements. This device, this device is accepted by us as a prototype. The disadvantages of the prototype are as follows: in the prototype the reverse piezoelectric effect is used sequentially, in which alternating electric potentials are applied to the modulating elements and they, changing their geometric dimensions, create an alternating pressure in the liquid. In the future, it is assumed that this variable pressure creates a direct piezoelectric effect on the piezoelectric elements and leads to a potential difference on the piezoelectric elements in the conduit cavity. However, the effect of direct and reverse piezoelectric action is not equivalent, but is determined by the piezoelectric module d. (In the book by D.G. Gershgal, V.M. Fridman, "Ultrasonic Technological Equipment." Ed. 3rd, revised and enlarged M: "Energy" 1976, 320 pp. 61-63.) . The piezoelectric module d determines the proportionality of the change in the size of the piezoelectric element from the applied voltage U: ΔdU.

Приводится пример значения d для пластины кварца равен 6,9*10-6 мм; ниобат свинца бария-550; цирконат-титанат свинца -770 (табл. 3-3, стр. 63) «Простой расчет показывает, что приложенное к электродам пластины кварца напряжение 1000 В вызывает изменение ее размеров на миллионные доли миллиметра (2*10-6 мм); при этом амплитуда колебаний пластины будет весьма невелика (стр. 61).An example of the value of d for a quartz plate is 6.9 * 10 -6 mm; barium lead niobate-550; lead zirconate titanate -770 (Table 3-3, p. 63) “A simple calculation shows that a voltage of 1000 V applied to the electrodes of a quartz plate causes a change in its size by parts per millimeter (2 * 10 -6 mm); the amplitude of plate vibrations will be very small (p. 61).

Недостаток прототипа заключается в том, что использование в качестве модулирующих элементов пьезокристаллов малоэффективно, т.к. возникающие переменные давления в жидкости будут незначительными и к.п.д. установки будет очень маленьким.The disadvantage of the prototype is that the use of modulating elements of piezocrystals is ineffective, because the resulting pressure variables in the liquid will be negligible and the efficiency Installation will be very small.

Технический результат заявляемого технического решения заключается в повышении к.п.д. за счет генерирования в жидкости колебаний высокого давления.The technical result of the proposed technical solution is to increase the efficiency due to the generation of high-pressure oscillations in the liquid.

Технический результат достигается тем, что в гидроэнергетической установке, содержащей водяной накопительный резервуар, напорный водовод, преобразователь энергии, пьезоэлементы и эластичную водонепроницаемую оболочку, преобразователь энергии выполнен в виде гидродинамического излучателя пластинчатого типа, а перед излучателем установлен щелевой направляющий аппарат соосно пластинчатому излучателю, причем, установка снабжена несколькими дополнительными последовательными щелевыми направляющими аппаратами с гидродинамическими излучателями пластинчатого типа, расположенными по напорному водоводу, а водяной накопительный резервуар имеет сужающийся канал, являющийся концентратором потока воды, выполненный в виде двух конфузорных отражателей.The technical result is achieved by the fact that in a hydropower installation containing a water storage tank, a pressure water conduit, an energy converter, piezoelectric elements and an elastic waterproof shell, the energy converter is made in the form of a plate-type hydrodynamic radiator, and a slot guide device is installed in front of the radiator, coaxially to the plate radiator, and the unit is equipped with several additional consecutive slotted guiding devices with hydrodynamic and lamellar-type radiators located along the pressure conduit, and the water storage tank has a narrowing channel, which is a concentrator of the water flow, made in the form of two confuser reflectors.

Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1 - фиг. 3, где:The essence of the utility model is illustrated in FIG. 1 - FIG. 3, where:

фиг. 1 - общая схема гидроэнергетической установки;FIG. 1 is a general diagram of a hydropower installation;

фиг.2 - схема водовода (поперечное сечение) с гидродинамическими излучателями;figure 2 - diagram of the conduit (cross section) with hydrodynamic emitters;

фиг. 3 - расположение конфузоров и гидродинамических излучателей.FIG. 3 - location of confusers and hydrodynamic emitters.

Здесь:Here:

1 - водяной накопительный резервуар;1 - water storage tank;

2 - наклонный напорный водовод;2 - an inclined pressure head conduit;

3 - щелевой направляющий аппарат;3 - slotted guide apparatus;

4 - гидродинамический излучатель;4 - hydrodynamic emitter;

5 - пьезоэлементы;5 - piezoelectric elements;

6 - эластичная водонепроницаемая оболочка;6 - elastic waterproof shell;

7 - кронштейн.7 - bracket.

Установка содержит водяной накопительный резервуар 1. От нее отходит наклонный напорный водовод 2, в котором организован сток воды в щелевой направляющий аппарат 3. В зависимости от количества воды в водосборной емкости 1 и его размеров, водовод 2 может иметь несколько сужающихся каналов, в которых за счет сужения возрастает скорость течения воды. После узла разгона устанавливается гидродинамический излучатель 4 пластинчатого типа, который закреплен в кронштейне 7. После зоны излучения на стенках водовода 2 устанавливаются пьезоэлементы 5, защищенные от действия жидкости эластичной непроницаемой оболочкой 6, от которых отводятся электрические потенциалы. Для защиты стенок водовода 2 от кавитационных разрушений, вся внутренняя поверхность вместе с пьезоэлементами 5, покрыта эластичной защитной оболочкой, через который давление передается на пьезоэлементы 5.The installation contains a water storage tank 1. An inclined pressure pipe 2 departs from it, in which a flow of water into the slotted guide apparatus 3 is organized. Depending on the amount of water in the catchment tank 1 and its size, the pipe 2 may have several tapering channels in which due to narrowing, the flow rate of water increases. After the acceleration unit, a plate-type hydrodynamic emitter 4 is installed, which is fixed in the bracket 7. After the radiation zone, piezoelectric elements 5 are installed on the walls of the water conduit 2, protected from the action of the liquid by an elastic impenetrable shell 6, from which electric potentials are removed. To protect the walls of the conduit 2 from cavitation damage, the entire inner surface together with the piezoelectric elements 5 is covered with an elastic protective shell through which pressure is transmitted to the piezoelectric elements 5.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Вода из водяного накопительного резервуара 1 под напором протекает по напорному водоводу 2, попадает в щелевой направляющий аппарат 3, где скорость течения воды увеличивается. Струя воды с большой скоростью натекает на гидродинамический излучатель 4 пластинчатого типа, закрепленный в кронштейне 7, имеющий плоскую пластинчатую форму. Попадая на лезвие излучателя, струя жидкости срывается и образует кавитационные вихри, которые, пульсируя, движутся вниз по течению водовода 2. Они схлопываются и образуют в жидкости импульсы давлений. Эти импульсы воздействуют через эластичную водонепроницаемую оболочку 6 на расставленные вдоль водовода 2 пьезоэлементы 5 и за счет прямого пьезоэлектрического эффекта можно снимать электрический потенциал.Water from the water storage tank 1 under pressure flows through the pressure conduit 2, enters the slotted guide apparatus 3, where the water flow rate increases. A jet of water flows at high speed onto a plate-type hydrodynamic emitter 4 mounted in an arm 7 having a flat plate-like shape. Getting on the blade of the emitter, the liquid jet breaks off and forms cavitation vortices, which, pulsating, move downstream of the water conduit 2. They collapse and form pressure pulses in the liquid. These pulses act through the elastic waterproof shell 6 on the piezoelectric elements 5 arranged along the conduit 2 and, due to the direct piezoelectric effect, the electric potential can be removed.

Использование предлагаемого устройства позволит увеличить вырабатываемый электрический ток, без использования различных механических преобразователей.Using the proposed device will increase the generated electric current, without the use of various mechanical converters.

Claims (3)

1. Гидроэнергетическая установка, содержащая водяной накопительный резервуар, напорный водовод, который содержит преобразователь энергии, пьезоэлементы и эластичную водонепроницаемую оболочку, отличающаяся тем, что преобразователь энергии выполнен в виде гидродинамического излучателя пластинчатого типа, а перед излучателем установлен щелевой направляющий аппарат соосно пластинчатому излучателю.1. Hydroelectric installation containing a water storage tank, a pressure water conduit that contains an energy converter, piezoelectric elements and an elastic waterproof shell, characterized in that the energy converter is made in the form of a plate-type hydrodynamic radiator, and a slit guide apparatus is installed in front of the radiator coaxially to the plate radiator. 2. Гидроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что установка снабжена несколькими дополнительными последовательными щелевыми направляющими аппаратами с гидродинамическими излучателями пластинчатого типа, расположенными по напорному водоводу.2. The hydropower installation according to claim 1, characterized in that the installation is equipped with several additional consecutive slotted guide devices with hydrodynamic plate-type radiators located along a pressure conduit. 3. Гидроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что водяной накопительный резервуар имеет сужающийся канал, являющийся концентратором потока воды, выполненный в виде двух конфузорных отражателей.3. The hydropower installation according to claim 1, characterized in that the water storage tank has a tapering channel, which is a concentrator of the water flow, made in the form of two confuser reflectors.
RU2017142856U 2017-12-07 2017-12-07 HYDRO POWER PLANT RU183125U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142856U RU183125U1 (en) 2017-12-07 2017-12-07 HYDRO POWER PLANT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142856U RU183125U1 (en) 2017-12-07 2017-12-07 HYDRO POWER PLANT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU183125U1 true RU183125U1 (en) 2018-09-11

Family

ID=63580641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017142856U RU183125U1 (en) 2017-12-07 2017-12-07 HYDRO POWER PLANT

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU183125U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109067249A (en) * 2018-09-29 2018-12-21 扬州大学 A kind of waterpower piezoelectric generating device
RU212546U1 (en) * 2022-04-18 2022-07-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Hydropower plant with rotary converter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1208297A1 (en) * 1984-08-09 1986-01-30 Научно-Исследовательский Сектор Всесоюзного Ордена Ленина Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука Hydraulic power plant
SU1209917A1 (en) * 1984-08-09 1986-02-07 Научно-Исследовательский Сектор Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука Hydraulic power plant
US20080277941A1 (en) * 2005-12-21 2008-11-13 Qinetiq Limited Generation of Electrical Power From Fluid Flows
US20100109331A1 (en) * 2008-11-03 2010-05-06 Hedtke Robert C Industrial process power scavenging device and method of deriving process device power from an industrial process
US8011854B1 (en) * 2009-05-08 2011-09-06 Kenneth T Millard Fish passage apparatus with hydroelectric power generator and method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1208297A1 (en) * 1984-08-09 1986-01-30 Научно-Исследовательский Сектор Всесоюзного Ордена Ленина Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука Hydraulic power plant
SU1209917A1 (en) * 1984-08-09 1986-02-07 Научно-Исследовательский Сектор Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука Hydraulic power plant
US20080277941A1 (en) * 2005-12-21 2008-11-13 Qinetiq Limited Generation of Electrical Power From Fluid Flows
US20100109331A1 (en) * 2008-11-03 2010-05-06 Hedtke Robert C Industrial process power scavenging device and method of deriving process device power from an industrial process
US8011854B1 (en) * 2009-05-08 2011-09-06 Kenneth T Millard Fish passage apparatus with hydroelectric power generator and method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109067249A (en) * 2018-09-29 2018-12-21 扬州大学 A kind of waterpower piezoelectric generating device
RU212546U1 (en) * 2022-04-18 2022-07-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Hydropower plant with rotary converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
GB201210930D0 (en) Apparatus for converting energy from fluid flow
RU183125U1 (en) HYDRO POWER PLANT
Xu et al. Performance of single-cylinder VIVACE converter for hydrokinetic energy harvesting from flow-induced vibration near a free surface
JP4077793B2 (en) Feed pipe and hydroelectric power plant having the feed pipe
KR101433309B1 (en) Power generation device of offshore floating type using ipmc
JP2017002905A (en) Ocean current power generation system
CN110005566A (en) Horizontal shaft water-turbine
Erol et al. An Equivalent Circuit Model for the Reconfigurable Ducted Turbine Array Concept
Dudhgaonkar et al. Performance analysis of a floating power plant with a unidirectional turbine based power module
Gaden et al. Increasing power density of kinetic turbines for cost-effective distributed power generation
WO2021209799A1 (en) Improved operation of a reaction turbine and method for the same
GB2555392A (en) Radial rotor system
KR101784493B1 (en) Small hydroelectric power apparatus
Pornharuthai et al. The Study of Syphon and Applied in Hydroelectricity Power Production
RU212546U1 (en) Hydropower plant with rotary converter
RU2592953C1 (en) Device for acceleration of low-potential water flow of free-flow microhydroelectric power plant
Lee et al. Energy harvesting performance of an oscillating hydrofoil with a flexible tip
RU2786521C1 (en) Apparatus for converting the mechanical energy of motion of an aqueous medium into electricity
RU137060U1 (en) PORTABLE WATER FLOW ENERGY CONVERTER
JP3216248U (en) Pumping equipment
CN110594075B (en) Offshore pressure energy and solar energy coupling power generation device
JP2016169724A (en) Hydraulic power generation device
RU2020103944A (en) ELECTRICITY PRODUCTION METHOD
Nurdin et al. Utilization of Horizontal Water System as Electrical Power Generation in Pico Scale with a Small Bulb Turbine
RU2020103820A (en) ELECTRICITY PRODUCTION METHOD

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20191208