RU2532823C2 - Hydro-electric power-plant - Google Patents
Hydro-electric power-plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2532823C2 RU2532823C2 RU2012122948/06A RU2012122948A RU2532823C2 RU 2532823 C2 RU2532823 C2 RU 2532823C2 RU 2012122948/06 A RU2012122948/06 A RU 2012122948/06A RU 2012122948 A RU2012122948 A RU 2012122948A RU 2532823 C2 RU2532823 C2 RU 2532823C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- confusers
- diffusers
- stream
- water
- flow
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области энергетики и предназначено для получения электрической энергии от водных потоков: ручьев, рек, морских течений и приливов, а также от воздушных потоков.The present invention relates to the field of energy and is intended to receive electrical energy from water flows: streams, rivers, sea currents and tides, as well as from air flows.
Известна гидроэнергетическая установка АС 46491, использующая энергию водного ручья со всей его ширины для получения электрической энергии. Она содержит ротор, выполненный из двух полуцилиндров, который установлен на двух поплавках так, чтобы его ось вращения приходилась точно поперек потока. Ротор разделен двумя промежуточными дисками на три яруса для исключения «мертвой точки» вращения. Каждый ярус ротора смещен относительно друг друга на 120°. На кронштейнах, установленных ниже поплавков, в подшипниках крепится ротор. На каждом поплавке установлен электрический генератор, который посредством цепи Галля соединен с ротором. Оба поплавка жестко связаны между собой поперечными перекладинами.Known hydropower installation AC 46491, using the energy of a water stream from its entire width to produce electrical energy. It contains a rotor made of two half-cylinders, which is mounted on two floats so that its axis of rotation falls exactly across the flow. The rotor is divided by two intermediate disks into three tiers to eliminate the "dead point" of rotation. Each tier of the rotor is offset relative to each other by 120 °. On the brackets installed below the floats, a rotor is mounted in the bearings. Each float is equipped with an electric generator, which is connected to the rotor by means of a Gall chain. Both floats are rigidly interconnected by transverse beams.
Данное устройство принято за прототип. Оно имеет ряд существенных недостатков:This device is taken as a prototype. It has a number of significant disadvantages:
- низкую энергетическую эффективность, а также невысокую надежность за счет подшипников и цепи Галля работающих в воде;- low energy efficiency, as well as low reliability due to bearings and Gall chains working in water;
- частота вращения электрических генераторов не регулируется, поэтому его невозможно подключить в существующую электрическую сеть.- The frequency of rotation of the electric generators is not regulated, therefore it cannot be connected to an existing electric network.
Задачей предлагаемого изобретения является получение электрической энергии с высокой эффективностью, надежностью и постоянной частотой вращения электрических генераторов, используя всю ширину потока с малой глубиной, типа ручья.The objective of the invention is to obtain electrical energy with high efficiency, reliability and constant speed of electric generators, using the entire width of the stream with shallow depth, such as a stream.
Указанная задача решена в гидроэнергетической установке, содержащей электрические генераторы, подшипники и поплавок, при этом на основании устройства установлены друг за другом конфузоры и диффузоры, между конфузорами и диффузорами расположена лопаточная решетка с возможностью вертикального перемещения относительно конфузоров и диффузоров, а подшипники качения установлены на опоре выше водного потока.This problem was solved in a hydropower installation containing electric generators, bearings and a float, while on the basis of the device confusers and diffusers are installed one after another, between the confusers and diffusers there is a spatula grill with the possibility of vertical movement relative to confusers and diffusers, and rolling bearings are mounted on a support above the water stream.
Предлагаемое устройство представлено на Фиг.1 и Фиг.2. На фиг.1 фронтальный вид устройства. На фиг.2 разрез по А-А. Устройство содержит основание 1, установленное в ложе водного потока 2. На основании 1 установлена опора 3. На верхнем конце опоры 3 установлен фланец 4. На фланце 4 установлены электрические генераторы 5, редуктор 6 и двигатель 7. На тихоходном валу редуктора 6 установлен винт 8 с трапецеидальной резьбой. Винт 8 соединен с гайкой 9, содержащей упоры 10, соединенные с цилиндром 11, который установлен с зазором на опоре 3. На цилиндре 11 установлены радиальные подшипники 12 и опорный подшипник 13. На опорном подшипнике 13 и радиальных подшипниках 12 установлен выше водного потока вал лопаточной решетки 14. На валу лопаточной решетки 14 установлено зубчатое колесо 15 и трубная решетка 16. На трубной решетке 16 установлен опорный фланец 17. На опорном фланце 17 установлен поплавок 18. Поплавок 18 соединен с лопаточной решеткой 19. На лопаточной решетке 19 установлены аэродинамические профили 20. На валах электрических генераторов 5 установлены шестерни 21, которые соединены с зубчатым колесом 15. На основании 1 друг за другом по потоку установлены конфузоры 22 и диффузоры 23. Между конфузорами 22 и диффузорами 23 в одной плоскости расположена лопаточная решетка 19.The proposed device is presented in figure 1 and figure 2. Figure 1 is a front view of the device. Figure 2 is a section along aa. The device comprises a
Устройство работает следующим образом. Водный поток поступает в конфузоры 22, где ускоряется со снижением внутренней энергии за счет уменьшения проходного сечения в конфузорах 22. С конфузоров 22 охлажденный водный поток с высокой скоростью поступает на лопаточную решетку 19. Поток, обтекая под оптимальным углом атаки профили 20, создает импульс силы, который приводит во вращение лопаточную решетку 19. Часть внутренней энергии водного потока передается электрическим генераторам 5 через трубную решетку 16 и зубчатую передачу, образованную зубчатым колесом 15 и шестернями 21. Из лопаточной решетки 19 водный поток поступает на диффузоры 23, где скорость потока уменьшается до скорости ручья. Затем водный поток снова поступает на конфузоры 22, где ускоряется со снижением внутренней энергии потока. С высокой скоростью и низкой температурой водный поток поступает на лопаточную решетку 19, где передает часть внутренней энергии электрическим генераторам 5. Из лопаточной решетки 19 водный поток поступает на диффузоры 23, где замедляется до скорости ручья и сливается с основным потоком ручья. На выходе температура потока меньше основного водного потока на величину, которая пропорциональна переданной потребителю электрической энергии. Поплавок 18, установленный на лопаточной решетке 19, компенсирует вес трубной решетки 16, опорного фланца 17 и лопаточной решетки 19, тем самым предотвращая деформацию трубной решетки 16 и уменьшая осевую нагрузку на опорный подшипник 13. При увеличении скорости водного потока или снижение потребляемой электрической мощности приводит к увеличению частоты вращения электрических генераторов 5. Для уменьшения частоты вращения электрических генераторов 5 включают электрический двигатель 7, который через редуктор 6 приводит во вращение винт 8. Винт 8 перемещает гайку 9 вверх. Упоры 10, установленные на гайке 9, перемещают цилиндр 11 вверх по опоре 3. Вал лопаточной решетки 14, установленный на опорном подшипнике 13 и радиальных подшипниках 12, перемещается вверх с зубчатым колесом 15, трубной решеткой 16, опорным фланцем 17, поплавком 18 и лопаточной решеткой 19. Лопаточная решетка 19 частично выводится из водного потока, что ведет к уменьшению импульса силы и снижению генерируемой электрической мощности. Частота вращения электрических генераторов 5 снижается. При уменьшении скорости водного потока или повышении потребляемой электрической мощности частота вращения электрических генераторов снижается. Для увеличения частоты вращения генераторов 5 включают электрический двигатель 7, который перемещает гайку 9 с упорами 10 вниз.The device operates as follows. The water flow enters the
Лопаточная решетка 19 опускается вниз и увеличивает связь с водным потоком. Электрическая мощность гидроэнергетической установки возрастает, а частота вращения электрических генераторов 5 увеличивается.The
Предлагаемое устройство обладает более высокой энергетической эффективностью по сравнению с прототипом. Для сравнения воспользуемся законом о сохранении энергии для потока между сечениями 1 и 2, отнесенной к единице массы:The proposed device has a higher energy efficiency compared to the prototype. For comparison, we use the law on the conservation of energy for the flow between
где Q1-2 - тепло подводимое к потоку между сечениями 1 и 2;where Q 1-2 is the heat supplied to the flow between
1- сечение потока до установки;1- flow section before installation;
2- сечение потока после установки;2- flow cross section after installation;
Lтех. - техническая работа, совершаемая потоком между сечениями 1 и 2;L of those. - technical work performed by the flow between
LTP. - работа трения, совершаемая потоком между сечениями 1 и 2;L TP. - friction work performed by the flow between
U1-2 - внутренняя энергия водного потока в сечениях 1 и 2;U 1-2 - the internal energy of the water stream in
γ1-2 - плотность водного потока в сечениях 1 и 2;γ 1-2 - the density of the water flow in
P1-2 - статическое давление в сечениях 1 и 2;P 1-2 - static pressure in
W1-2 - скорость водного потока в сечениях 1 и 2;W 1-2 - the speed of the water flow in
h1-2 - пьезометрическая высота водного потока в сечениях 1 и 2;h 1-2 - the piezometric height of the water flow in
g - ускорение свободного падения.g is the acceleration of gravity.
Принимая теплоемкость воды, не зависящей от температуры, можно записать:Accepting the heat capacity of water, independent of temperature, you can write:
U1=cp·T1; U2=cp·T2 U 1 = c p · T 1 ; U 2 = c p · T 2
где ср - теплоемкость воды;where c p is the heat capacity of water;
Т1-2 - температура водного потока соответственно в сечениях 1 и 2.T 1-2 - the temperature of the water flow, respectively, in
Для идеального водного потока, типа ручья, справедливы следующие соотношения: Q1-2=0; LTP=0; γ1=γ2; Р1=Р2; W1=W2; h1=h2 For an ideal water stream, such as a stream, the following relationships are true: Q 1-2 = 0; L TP = 0; γ 1 = γ 2 ; P 1 = P 2 ; W 1 = W 2 ; h 1 = h 2
Закон сохранения энергии для водного потока примет вид:The law of conservation of energy for a water stream will take the form:
Lтех.=ср·(Т1-Т2)=cp·ΔTL of those. = c p · (T 1 -T 2 ) = c p · ΔT
Используя известное в термодинамике соотношение для заторможенного адиабатического потока:Using the relation known for thermodynamics for the inhibited adiabatic flow:
где ТА.Т - температура адиабатного торможения:where T A.T - adiabatic braking temperature:
Т - температура потока.T is the temperature of the stream.
Откуда максимально возможная техническая работа для прототипа будет равна:Where does the maximum possible technical work for the prototype be equal to:
где W1 - скорость водного потока.where W 1 is the speed of the water stream.
В предлагаемом устройстве скорость потока, поступающего на лопаточную решетку 19, будет равна:In the proposed device, the velocity of the stream entering the
W=F1/F2·W1=k·W1 W = F 1 / F 2 · W 1 = k · W 1
где F1 - входное сечение конфузора;where F 1 is the input section of the confuser;
F2 - выходное сечение конфузора;F 2 - output section of the confuser;
k - коэффициент увеличения скорости потока в конфузоре.k is the coefficient of increase in flow rate in the confuser.
Максимальная техническая работа, полученная в предлагаемом устройстве, будет равна:The maximum technical work obtained in the proposed device will be equal to:
Отношение технической работы в предлагаемом устройстве к прототипу при прочих равных условиях будет равно:The ratio of technical work in the proposed device to the prototype, ceteris paribus, will be equal to:
Lтех.2/Lтех.1=k2 L tech . 2 /
Электрическая мощность, полученная в предлагаемом устройстве, в k2 раз больше, чем в прототипе. При обтекании водным потоком ротора прототипа и лопаточной решети с конфузорами и диффузорами часть энергии водного потока тратится на местных сопротивлениях. Снижение местных сопротивлений в предлагаемом устройстве осуществляется за счет применения конфузоров 22 и диффузоров 23. В прототипе входной поток в ротор и выходной поток из ротора не организованны и потери мощности будут максимальными за счет высокой турбулентности потока.The electric power obtained in the proposed device, k 2 times more than in the prototype. When a prototype rotor and a blade sieve with confusers and diffusers flow around a stream of water, part of the energy of the stream is spent on local resistances. The reduction of local resistances in the proposed device is due to the use of
Предлагаемое устройство имеет более высокую энергетическую эффективность и надежность за счет выноса механической передачи и подшипников качения из водного потока, а также имеет возможность поддерживать постоянной частоту вращения электрических генераторов.The proposed device has higher energy efficiency and reliability due to the removal of mechanical transmission and rolling bearings from the water stream, and also has the ability to maintain a constant speed of electric generators.
Предварительные расчеты показывают, что предлагаемая гидроэнергетическая установка, установленная в ложе ручья шириной 7 м, глубиной 1 м и скоростью потока 1,5 м/с, имея диаметр лопаточной решетки 6,111 м и высоту конфузоров, по ходу течения, 0,748 м и 0,915 м может передать потребителю 143,5 кВт электрической мощности. Температура водного потока будет на 0,0039°C ниже исходного водного потока.Preliminary calculations show that the proposed hydropower installation installed in the bed of the stream 7 m wide, 1 m deep and 1.5 m / s flow velocity, having a 6.111 m blade diameter and confuser heights along the course, 0.748 m and 0.915 m to transfer to the consumer 143.5 kW of electric power. The temperature of the water stream will be 0.0039 ° C below the original water stream.
Например, река Кубань имеет сток 425 м3/с и протяженность 870 км. Если ее охладить на 8,5°C, то можно будет получить 15,052·106 кВт электрической мощности или 131,854·109 кВт/ч в год. Для этого необходимо установить, по обеим берегам реки с интервалом в 16,5 м, 10490 предлагаемых гидроэнергетических установок мощностью по 143,5 кВт. Мощность 10490 гидроэнергетических установок на реке Кубань эквивалентна трем Саяно-Шушенским ГЭС.For example, the Kuban River has a flow of 425 m 3 / s and a length of 870 km. If it is cooled to 8.5 ° C, then it will be possible to obtain 15.052 · 10 6 kW of electric power or 131.854 · 10 9 kW / h per year. For this, it is necessary to establish, on both banks of the river with an interval of 16.5 m, 10,490 proposed hydroelectric power plants with a capacity of 143.5 kW each. The capacity of 10490 hydropower plants on the Kuban River is equivalent to three Sayano-Shushensky hydroelectric power stations.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012122948/06A RU2532823C2 (en) | 2012-06-04 | 2012-06-04 | Hydro-electric power-plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012122948/06A RU2532823C2 (en) | 2012-06-04 | 2012-06-04 | Hydro-electric power-plant |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012122948A RU2012122948A (en) | 2013-12-10 |
RU2532823C2 true RU2532823C2 (en) | 2014-11-10 |
Family
ID=49682736
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012122948/06A RU2532823C2 (en) | 2012-06-04 | 2012-06-04 | Hydro-electric power-plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2532823C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU203188U1 (en) * | 2020-12-28 | 2021-03-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Underwater tidal power plant |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE101145C (en) * | ||||
US2435273A (en) * | 1941-07-31 | 1948-02-03 | Hatfield Henry Stafford | Method of coating with tungsten carbide |
RU60644U1 (en) * | 2006-08-30 | 2007-01-27 | Открытое акционерное общество "Малая Мезенская ПЭС" | HYDRO POWER PLANT |
DE202008010395U1 (en) * | 2007-08-10 | 2008-10-16 | Krauss, Gunter | Flow energy installation |
DE202009010280U1 (en) * | 2009-03-11 | 2009-12-03 | Witte, Gerd | Hydroelectric power plant to use the wave energy of the oceans |
CN202596961U (en) * | 2012-04-03 | 2012-12-12 | 余虹仪 | Shutter flowing water engine |
-
2012
- 2012-06-04 RU RU2012122948/06A patent/RU2532823C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE101145C (en) * | ||||
US2435273A (en) * | 1941-07-31 | 1948-02-03 | Hatfield Henry Stafford | Method of coating with tungsten carbide |
RU60644U1 (en) * | 2006-08-30 | 2007-01-27 | Открытое акционерное общество "Малая Мезенская ПЭС" | HYDRO POWER PLANT |
DE202008010395U1 (en) * | 2007-08-10 | 2008-10-16 | Krauss, Gunter | Flow energy installation |
DE202009010280U1 (en) * | 2009-03-11 | 2009-12-03 | Witte, Gerd | Hydroelectric power plant to use the wave energy of the oceans |
CN202596961U (en) * | 2012-04-03 | 2012-12-12 | 余虹仪 | Shutter flowing water engine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU203188U1 (en) * | 2020-12-28 | 2021-03-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Underwater tidal power plant |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012122948A (en) | 2013-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sengupta et al. | Studies of some high solidity symmetrical and unsymmetrical blade H-Darrieus rotors with respect to starting characteristics, dynamic performances and flow physics in low wind streams | |
Singh et al. | Investigation of self-starting and high rotor solidity on the performance of a three S1210 blade H-type Darrieus rotor | |
US9599090B2 (en) | Rotor apparatus | |
CN202718815U (en) | Marine floating type wind force, ocean current and solar energy integrated power generation platform | |
CA2735181C (en) | Improvements in ocean wave energy extraction | |
EP2770194A1 (en) | Wave-power electricity generation system | |
Ragheb | Wind energy conversion theory, betz equation | |
CN104329205A (en) | Water flow power generating device | |
WO2012098362A1 (en) | Rotor | |
CN101705902A (en) | New generation waterpower generation technology | |
US10495051B2 (en) | Power generating device having hollow structures | |
JP6168269B2 (en) | Fluid machinery and fluid plant | |
CN105257457A (en) | Generating device for collecting fluid kinetic energy through oscillating airfoil swing-torsion coupled motion | |
RU2532823C2 (en) | Hydro-electric power-plant | |
Erinle et al. | Design of micro hydro turbine for domestic energy generation | |
KR20110016542A (en) | The kinetic energy store which uses the multiplex hollow shaft and use system | |
JP2020186721A (en) | Reciprocal hydraulic power generation mechanism having lift function | |
Zhao et al. | Failure analysis on darrieus type cross-flow water turbines under environment load on sea | |
Chong et al. | Design and wind tunnel testing of a Savonius wind turbine integrated with the omni-direction-guide-vane | |
JP5296916B1 (en) | Propeller turbine generator | |
RU179621U1 (en) | Installation for converting the energy of a moving fluid into useful energy | |
CN218563789U (en) | Water and electricity dilatation engineering system | |
RU117157U1 (en) | CASCADE HYDRO POWER PLANT | |
RU2567347C1 (en) | Hydroelectric power station, generation of electric power and hydraulic actuator to be used at hydroelectric power station (heps) | |
JP2015048781A (en) | Head drop type division replacement small-sized hydroelectric generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160605 |