RU2167334C1 - Гидропневматическая электростанция - Google Patents
Гидропневматическая электростанция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167334C1 RU2167334C1 RU2000102283A RU2000102283A RU2167334C1 RU 2167334 C1 RU2167334 C1 RU 2167334C1 RU 2000102283 A RU2000102283 A RU 2000102283A RU 2000102283 A RU2000102283 A RU 2000102283A RU 2167334 C1 RU2167334 C1 RU 2167334C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- water
- power plant
- siphon
- energy
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Электростанция предназначена для выработки электрической энергии путем преобразования потенциальной энергии воды. Преобразователь энергии воды в энергию воздушного потока состоит из нескольких сифонных трубопроводов, по которым вода перетекает из верхнего бьефа в нижний бьеф. Верхняя часть каждого из сифонов, т.е. область с наибольшим значением вакуума, соединена отдельным воздуховодом с коллектором, где размещается воздушная турбина, соединенная с электрогенератором. Конструкция электростанции позволяет расширить область применения плотинных гидроэлектростанций. 2 ил.
Description
Изобретение относится к технике выработки электрической энергии, в частности к нетрадиционным источникам энергии.
Известно устройство, преобразующее энергию морских волн в электрическую энергию (см. Кириллин В.А. Энергетика. Главные проблемы. - М.: Знание, 1990, с. 72-73), которое представляет собой плавающую на воде платформу, разделенную на открытые снизу секции, заполненные воздухом. Волны, проходя под платформой, сжимают поочередно находящийся в секциях воздух. Установленная на пути потока воздуха, перетекающего из секции с большим давлением в секцию с меньшим давлением, воздушная турбинка, соединенная с электрическим генератором, будет преобразовывать энергию волн в электрическую энергию.
Недостатками данного устройства являются небольшая мощность, выход из работы во время штиля? а также громоздкость, т.к. данное устройство должно иметь большие линейные размеры, с тем чтобы колебания платформы под действием волн были небольшими. Кроме этого, направление протекания воздуха из одной секции в другую будет периодически меняться, а это приводит к периодической остановке воздушной турбинки и генератора, что еще более снижает мощность электростанции и требует использования специального обратимого генератора.
Известна также гидропневматическая электростанция (A.M. Gorlov. A New Opportunity for Hydro: Using Air Turbines for Generating Electricity. Hydro Review, September 1992, Volume 11, Number 5), состоящая из герметичного гидровоздушного конвертора, преобразующего энергию воды в энергию воздушного потока, плотины, создающей перепад воды относительно нижнего бьефа и энергоблока, в котором размещены воздушные турбогенераторы. Основным элементом этой электростанции является водо- и воздухонепроницаемый конвертор, сооружаемый из бетона и размещаемый в русле реки. Он может выполняться одно- и двухкамерным. По мнению автора разработки более эффективным является двухкамерный конвертор, состоящий из двух идентичных камер, связанных между собой воздуховодом, в котором размещена воздушная турбина.
Обе камеры оборудованы системой впускных и выпускных затворов, которые обеспечивают опорожнение одной камеры при заполнении другой и наоборот. Когда одна камера заполняется, воздух из нее через воздухопровод выходит в камеру, которая опорожняется, вращая при этом воздушную турбину.
В данном устройстве направление движения воздушного потока в воздухопроводе также будет периодически изменяться, что приведет к следующему циклу работы турбины и генератора: разгон - достижение максимальной скорости вращения - замедление вращения - остановка и т.д. по тому же циклу, что ведет к снижению мощности электростанции и также требует использования обратимого генератора. По данным автора прототипа при перепаде уровней верхнего и нижнего бьефов 6,5 футов (1,98 м) давление (напор), под действием которого движется по воздуховоду воздушный поток, составляет 13 футов водного столба (3,96 м вод.ст. = 38,86 кПа) для более совершенного двухкамерного конвертора (см. там же).
Конвертор данной электростанции, особенно двухкамерный, представляет из себя довольно сложную, громоздкую конструкцию, включающую в себя четыре попеременно открывающихся и закрывающихся затвора, оси и шарниры которых постоянно находятся в воде, что снижает надежность данного устройства и суживает область его применения (из-за невозможности применения электростанции такого типа на ручьях и малых реках).
Задачей настоящего изобретения является увеличение мощности электростанции и расширение области ее применения.
Указанный технический результат достигается тем, что преобразователь энергии воды в энергию воздушного потока выполнен в виде батареи сифонных трубопроводов, верхняя часть каждого из которых соединяется воздухопроводом с общим коллектором, в котором располагается воздушная турбинка.
Выполнение преобразователя в виде сифонов позволяет резко увеличить мощность электростанции, т.к. вакуум в верхней части сифона достигает 7 метров водного столба (68,65 кПа) (см. Чугаев P.P. Гидравлика. - Л.: Энергоиздат, 1982, с. 222), причем достичь такого значения вакуума можно при небольшом перепаде уровней в верхнем и нижнем бьефах, т.к. величина вакуума в сифоне в основном зависит от высоты поднятия верхней части сифона над уровнем воды в верхнем бьефе и определяется по следующей зависимости (см. там же, с. 221):
где h' - высота поднятия верхней части сифона над уровнем воды в верхнем бьефе;
- полный коэффициент сопротивления, учитывающий потерю напора от входа в сифон до его верхней части;
v - скорость течения воды в сифоне;
g - ускорение свободного падения.
где h' - высота поднятия верхней части сифона над уровнем воды в верхнем бьефе;
- полный коэффициент сопротивления, учитывающий потерю напора от входа в сифон до его верхней части;
v - скорость течения воды в сифоне;
g - ускорение свободного падения.
Развиваемая турбиной мощность в общем случае вычисляется по формуле (см. Гидроэлектрические станции. / Под ред. Карелина В.Я., Кривченко Г.Я. - М., 1987, с. 21):
N = ρ•g•Q•H•ηэн.об.,
где ρ - плотность воздуха;
g - ускорение свободного падения;
Q - расход воздушного потока;
H - действующий напор (перепад давлений);
ηэн.об. - КПД энергетического оборудования.
N = ρ•g•Q•H•ηэн.об.,
где ρ - плотность воздуха;
g - ускорение свободного падения;
Q - расход воздушного потока;
H - действующий напор (перепад давлений);
ηэн.об. - КПД энергетического оборудования.
Гидропневматическая концепция производства электроэнергии по данным исследований (см. A.M. Goriov. A New Opportunity for Hydro: Using Air Turbines for Generating Electricity. Hydro Review, September 1992, Volume 11, Number 5) эффективна при напорах на плотине до 13 футов (3,96 м), а при больших напорах предпочтительнее гидравлические турбины. Как видно из вышесказанного, при таких условиях перепад давлений, под действием которого движется воздушный поток, а следовательно, и расход воздушного потока, выше у сифона (при одинаковом диаметре воздуховода). При этом расход воздуха, а значит и мощность станции могут быть многократно увеличены при увеличении числа сифонов в батарее. Последнее ограничивается только расходом реки.
К тому же изготовлены сифоны могут быть довольно просто из обычных стальных или пластмассовых труб. При этом не требуется, как в случае строительства прототипа, отвода реки в другое русло.
Установить предлагаемую электростанцию можно на небольших водотоках, причем в некоторых случаях даже без плотины - на реках, имеющих естественные перепады (пороги), что расширяет область ее применения.
На фиг. 1 изображен общий вид гидропневматической электростанции, а на фиг. 2 - схема, поясняющая принцип ее работы.
Конструкция состоит из плотины 1, на которой закреплена батарея сифонных трубопроводов 2, каждый из которых посредством воздуховодов 3 сообщается с коллектором, где располагается воздушная турбина 4, и далее с атмосферой. Вакуум-насос 5 подключен к устью воздуховода и соединяется с последним при помощи вентилей 6 и 7. Все перечисленные составляющие электростанции за исключением сифонов и большей части воздуховодов располагаются в энергоблоке 8.
Гидропневматическая электростанция работает следующим образом. Перед пуском электростанции закрывается вентиль 7, а вентиль 6 открывается и включается вакуум-насос 5, создавая в сифонах давление меньше атмосферного. В результате через сифонные трубопроводы 2 начинается движение воды из верхнего бьефа в нижний. После этого вентиль 6 закрывается, а вентиль 7 открывается и за счет разности давлений, возникающей из-за наличия вакуума в сифоне, начинается движение воздушного потока из атмосферы через воздушную турбину 4 и воздуховоды 3 в сифонные трубопроводы 2. Под воздействием воздушного потока турбина вращается и соединенный с ней генератор вырабатывает электрическую энергию. Во избежание прекращения течения воды в трубопроводах 2 подвод воздуха по воздуховодам 3 регулируется вентилем 7 и не должен уменьшать расход воды на более чем 0,2 максимального, когда каждый трубопровод 2 работает полным сечением (без подвода воздуха).
Claims (1)
- Гидропневматическая электростанция, включающая низконапорную плотину, преобразователь энергии воды в энергию воздушного потока, воздушный турбогенератор, отличающаяся тем, что преобразователь энергии выполнен в виде батареи сифонных трубопроводов, верхняя часть каждого из которых соединена воздуховодами с коллектором, в котором расположена воздушная турбина.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000102283A RU2167334C1 (ru) | 2000-01-27 | 2000-01-27 | Гидропневматическая электростанция |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000102283A RU2167334C1 (ru) | 2000-01-27 | 2000-01-27 | Гидропневматическая электростанция |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2167334C1 true RU2167334C1 (ru) | 2001-05-20 |
Family
ID=20229991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000102283A RU2167334C1 (ru) | 2000-01-27 | 2000-01-27 | Гидропневматическая электростанция |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2167334C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103195512A (zh) * | 2013-04-24 | 2013-07-10 | 杨开林 | 一种以真空吸入为动力的径向空气涡轮机 |
CN103277236A (zh) * | 2013-06-17 | 2013-09-04 | 中国水利水电科学研究院 | 一种低水头液气能转换装置和设计方法 |
-
2000
- 2000-01-27 RU RU2000102283A patent/RU2167334C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
A. M. GORLOV. A NEW OPPORTUNITY FOR HYDRO: USING AIR TURBINES FOR GENERATING ELECTRICITY. HURDO REVIEW, SEPTEMBER 1992, VOLUME 11, NUMBER 5. КАРЕЛИН В.А. ЭНЕРГЕТИКА, ГЛАВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ. - М.: ЗНАНИЕ, 1990, с.72-73. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103195512A (zh) * | 2013-04-24 | 2013-07-10 | 杨开林 | 一种以真空吸入为动力的径向空气涡轮机 |
CN103195512B (zh) * | 2013-04-24 | 2015-04-15 | 杨开林 | 一种以真空吸入为动力的径向空气涡轮机 |
CN103277236A (zh) * | 2013-06-17 | 2013-09-04 | 中国水利水电科学研究院 | 一种低水头液气能转换装置和设计方法 |
CN103277236B (zh) * | 2013-06-17 | 2015-12-02 | 中国水利水电科学研究院 | 一种低水头液气能转换装置和设计方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8231327B2 (en) | River high pressure energy conversion machine | |
US20070292259A1 (en) | Floating power plant for extracting energy from flowing water | |
RU2347937C1 (ru) | Бесплотинная гидроэлектростанция | |
JP5865572B2 (ja) | 低流速河川用水力発電システム | |
GB2436857A (en) | two-way tidal barrage with one-way turbines | |
US8759996B2 (en) | Method and apparatus for harnessing hydro-kinetic energy | |
US20140028028A1 (en) | Free-flow hydro powered turbine system | |
WO2006085782A1 (en) | Re-circulating water in close-looped hydropower system | |
US10767619B2 (en) | Integrated system for optimal extraction of head-driven tidal energy with minimal or no adverse environmental effects | |
JP3174457U (ja) | 低流速河川用水力発電システム | |
Susilowati et al. | Study of Hydroelectric Power Plant Potential of Mahakam River Basin East Kalimantan Indonesia | |
RU2167334C1 (ru) | Гидропневматическая электростанция | |
Chaulagain et al. | A review on non-conventional hydropower turbines and their selection for ultra-low-head applications | |
KR100642333B1 (ko) | 소수력을 이용한 발전시설 | |
RU2347935C2 (ru) | Русловая гидроэлектростанция | |
WO2012127486A1 (en) | System for generation of electrical power by siphoning sea water at sea shore | |
JP6782378B1 (ja) | 幅が狭く低流速の水路において利用可能な水力発電システム | |
RU48369U1 (ru) | Гидроэлектростанция (варианты) | |
RU2005199C1 (ru) | Вакуумна гидроэлектростанци | |
Çalamak | Investigation of waterhammer problems in the penstocks of small hydropower plants | |
RU95115316A (ru) | Гидроэлектростанция и способ ее сооружения | |
RU2002888C1 (ru) | Каскад деривационных гидроэлектростанций | |
Sethom | Hydraulic Power with Reversible Pump of Foz do TUA DAM | |
RU2380479C2 (ru) | Русловая гидроэлектростанция | |
CN110863936A (zh) | 一种利用海浪发电装置及用该装置发电的方法 |