RU2592953C1 - Устройство ускорения низкопотенциального водного потока свободопоточной микрогэс - Google Patents
Устройство ускорения низкопотенциального водного потока свободопоточной микрогэс Download PDFInfo
- Publication number
- RU2592953C1 RU2592953C1 RU2015119181/06A RU2015119181A RU2592953C1 RU 2592953 C1 RU2592953 C1 RU 2592953C1 RU 2015119181/06 A RU2015119181/06 A RU 2015119181/06A RU 2015119181 A RU2015119181 A RU 2015119181A RU 2592953 C1 RU2592953 C1 RU 2592953C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow
- free
- water flow
- low
- speed
- 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
Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к свободопоточным гидроэлектростанциям, которые размещают на равнинных реках с низкопотенциальным водным потоком. Устройство ускорения низкопотенциального водного потока свободопоточной микроГЭС включает направляющий аппарат в виде трубки Вентури 1, трубопровод 2 и гидротурбину 3. На ссуженном участке направляющего аппарата встроен трубопровод 2 с гидротурбиной 3, установленный под регулируемым углом φ = 30°
80° к направляющему аппарату в зависимости от скорости свободного внешнего потока, который ускоряет прохождение водного потока на ссуженном участке, создавая зону пониженного динамического давления, при этом увеличивая скорость водного потока, проходящего через гидротурбину 3. Изобретение направлено на увеличение удельной мощности, повышение эффективности использования энергии водного потока, а также к созданию несложного по конструкции и надежного в работе устройства. 1 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к конструкции свободнопоточных микрогидроэлектростанций, преобразующих кинетическую энергию свободного потока воды в электрическую для всесезонного стабильного снабжения автономных потребителей электроэнергией без нарушений гидрологических и экологических характеристик реки, а также без какого-либо ущерба судоходству и рыбоводству.
Изобретение относится к свободопоточным гидроэлектростанциям, которые размещают на равнинных реках с низкопотенциальным водным потоком.
Электростанции, для которых в качестве источника энергии для выработки электричества используется низкопотенциальный поток воды, часто требуют наличия плотины или другого аналогичного искусственного сооружения, перегораживающего естественное течение воды. Связанные с этим расходы и требования к инфраструктуре могут быть довольно значительными, кроме того, имеет место неблагоприятное воздействие на окружающую среду, например, препятствия миграции рыб, избыточное заиление водоема из-за замедленного течения и разлив водоема выше плотины.
Известны свободопоточные гидроэлектростанции, а за последние десятилетия энтузиастами и специалистами в разных странах разработано и запатентовано огромное количество конструкций свободнопоточных ГЭС (Кажинский Б.Б. Госэнергоизд, Москва-Ленинград, 1950 г., стр. 76).
Недостатком данных конструкций является то, что свободнопоточные ГЭС вынуждены использовать низкопотенциальную энергию, так как существенно растут удельные затраты на единицу мощности и вырабатываемой электроэнергии. Увеличить потенциал энергии за счет увеличения диаметра гидротурбины невозможно, так как глубина рек относительно невелика, да к тому же резко изменяется в зависимости от текущих показателей водности, а также русловых процессов. Поэтому такие конструкции имеют низкий КПД, очень металлоемкие, чувствительны к качеству изготовления и скорости потока, требовательны к месту размещения.
Известна гидроэлектростанция, которую устанавливают в русле реки, ниже возможного уровня образования льда с направляющим устройством потока воды. Прямо на перекрытии корпуса в помещении установлены редуктор и электрогенератор, которому по валу передается вращение от турбины. Поток воды, движущийся по реке, обтекает ледорезную опору и бонные сети, защищающие сооружение во время ледохода, а также рыбу от попадания в роторы турбины. Поток входит в конфузорный канал, образуемый стенками ГЭС, и затем, ускорившись, направляется на лопасти колес, вращает турбины и, соответственно, вал генератора, вырабатывая электроэнергию. Пройдя последнее гидроколесо, поток попадает в диффузорный канал, где его скорость снижается до течения реки, с которым он и смешивается (патент РФ 2171910 кл F0313/00, F03B 7/00, опубл. 10.08.2001).
Недостатком известной гидроэлектростанции является то, что данное техническое решение не исключает взаимодействие с ледоходом, т.к имеет надводную часть, в которой размещены редуктор и генератор. КПД такого устройства довольно низкий, сама конструкция очень громоздка, материалоемка и дорога в обслуживании.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является гидроэлектростанция, которая включает направляющий аппарат в виде конфузора и диффузора, а также водовод, турбину и генератор. Направляющий аппарат выполнен из нескольких встроенных друг в друга труб Вентури, каждая из которых состоит из двух фасонных участков - сходящегося (конфузора) и расходящегося (диффузора), соединенных между собой меньшими основаниями, причем каждая меньшая труба Вентури широким основанием диффузора помещена, с зазором, в узкое место большей трубы. Гидравлическая турбина с электрогенератором помещена на понтоне или на берегу и связаны с направляющим аппаратом водоводом в виде сифонной трубы, один конец которой помещен на входе в конфузор внешней трубы Вентури, а другой конец - в узком месте меньшей из труб Вентури и оснащен насадкой в виде струйного насоса (патент РФ №2380479 кл. Е02В 9/00, опубл. 27.01.2010).
Недостатком данного устройства является низкое КПД, громоздкость и дороговизна установки.
Важнейшей характеристикой гидротурбины является зависимость мощности от частоты вращения при постоянных значениях расхода и напора воды. Для свободопоточных ГЭС, характерных для равнинной местности, используются турбины пропеллерного типа, достоинством которых является максимальная быстроходность при малых напорах, которые в зависимости от скорости реки и мощности установки, вращаются со скоростью 80-200 об/мин.
Задачей предлагаемого изобретения является ускорение низкопотенциального водного потока свободопоточной микроГЭС, способного увеличивать скорость потока на локальном отрезке с высоким коэффициентом полезного действия (КПД), что приведет к увеличению удельной мощности, повышению эффективности использования энергии водного потока, а также к созданию несложного по конструкции и надежного в работе устройства с возможностью применения на любых реках и других водных объектах, на которых есть направленный водоток.
В результате использования предлагаемого устройства низкопотенциального водного потока свободопоточной микроГЭС появляется возможность ускорения свободного потока воды, проходящего через гидротурбину для повышения количества оборотов гидротурбины, обеспечивающего отдачу электроэнергии, создание свободопоточной микроГЭС, обладающей высокой надежностью и технологически простой в изготовлении, независимой от сезонных факторов, колебаний уровня воды, функционирующей зимой подо льдом, не создающей препятствий для движения рыбы.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что устройство ускорения низкопотенциального водного потока свободопоточной микроГЭС, включающий направляющий аппарат в виде трубки Вентури, а также трубопровод и гидротурбину, отличающийся тем, что на ссуженном участке направляющего аппарата в виде трубки Вентури встроен трубопровод с гидротурбиной, установленный под регулируемым углом φ = 30°÷80° к направляющему аппарату в зависимости от скорости свободного внешнего потока, который ускоряет прохождение водного потока на ссуженном участке, создавая зону пониженного динамического давления, при этом увеличивая скорость водного потока, проходящего через гидротурбину.
Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежом, на котором представлена общая схема устройства ускорения низкопотенциального водного потока свободопоточной микроГЭС.
Свободопоточная микроГЭС с направляющим аппаратом содержит трубку Вентури 1, на ссуженном участке которого встроен трубопровод 2, установленный под регулируемым углом φ = 30°÷80° к направляющему аппарату в зависимости от скорости свободного потока, внутри трубопровода 2 размещена гидротурбина 3 и задвижка, регулирующая скорость водного потока 4, проходящего через гидротурбину 3.
Устройство ускорения низкопотенциального водного потока свободопоточной микроГЭС работает следующим образом.
При закрытой задвижке свободный поток со скоростью V1 втекает в сопло трубки Вентури 1 и на ссуженном участке согласно закону Бернулли и эффекту Вентури ускоряется до скорости V2, а давление уменьшается до Р2, после прохождения ссуженного участка поток замедляется до скорости V3 с давлением P3, и кинетическая энергия потока переходит в статическую энергию давления. При открытии задвижки 4 свободный поток со скоростью V1, проходящий через трубопровод 2 с гидротурбиной 3 со скоростью , увеличенной за счет уменьшения давления за гидротурбиной 3, устремляется к зауженному участку трубки Вентури 1, в которой проходящий поток увеличен до скорости V2 за счет пониженного давления Р2, в связи с этим происходит как бы «всасывание» (инжектирование) водного потока и скорость возрастает до близкого значения V2.
Так как мощность свободно-поточных турбин находится в кубической зависимости от скорости свободного потока Р = К V3 S · p, где V - скорость входящего потока, S - площадь эффективного сечения турбины перпендикулярно потоку, p - плотность движущейся среды, К - постоянный коэффициент, зависящий от типа турбины и равный обычно 0.1÷0., это позволит свободопоточной микроГЭС увеличить мощность на водотоках с малой скоростью, или уменьшить габариты микроГЭС, не снижая мощности гидродвигателя 35 (Кажинский Б.Б. Госэнергоизд, Москва-Ленинград, 1950 г., стр. 76).
Claims (1)
- Устройство ускорения низкопотенциального водного потока свободопоточной микроГЭС, включающий направляющий аппарат в виде трубки Вентури, а также трубопровод и гидротурбину, отличающееся тем, что на ссуженном участке направляющего аппарата в виде трубки Вентури встроен трубопровод с гидротурбиной, установленный под регулируемым углом φ = 30°
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015119181/06A RU2592953C1 (ru) | 2015-05-22 | 2015-05-22 | Устройство ускорения низкопотенциального водного потока свободопоточной микрогэс |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015119181/06A RU2592953C1 (ru) | 2015-05-22 | 2015-05-22 | Устройство ускорения низкопотенциального водного потока свободопоточной микрогэс |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2592953C1 true RU2592953C1 (ru) | 2016-07-27 |
Family
ID=56557135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015119181/06A RU2592953C1 (ru) | 2015-05-22 | 2015-05-22 | Устройство ускорения низкопотенциального водного потока свободопоточной микрогэс |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2592953C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018029467A1 (en) * | 2016-08-10 | 2018-02-15 | Verderg Renewable Energy Limited | Bidirectional system and apparatus for generating power |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4076448A (en) * | 1975-08-21 | 1978-02-28 | Sanders Jr Davis A | Power generating water turbine |
RU2347935C2 (ru) * | 2006-12-05 | 2009-02-27 | Олег Юрьевич Безруков | Русловая гидроэлектростанция |
DE102012022858B3 (de) * | 2012-11-23 | 2014-02-13 | Voith Patent Gmbh | Strömungskraftwerk |
-
2015
- 2015-05-22 RU RU2015119181/06A patent/RU2592953C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4076448A (en) * | 1975-08-21 | 1978-02-28 | Sanders Jr Davis A | Power generating water turbine |
RU2347935C2 (ru) * | 2006-12-05 | 2009-02-27 | Олег Юрьевич Безруков | Русловая гидроэлектростанция |
DE102012022858B3 (de) * | 2012-11-23 | 2014-02-13 | Voith Patent Gmbh | Strömungskraftwerk |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018029467A1 (en) * | 2016-08-10 | 2018-02-15 | Verderg Renewable Energy Limited | Bidirectional system and apparatus for generating power |
CN109804157A (zh) * | 2016-08-10 | 2019-05-24 | 维德格可再生能源有限公司 | 用于发电的双向系统和设备 |
RU2748364C2 (ru) * | 2016-08-10 | 2021-05-24 | Вердерг Реньювэбл Энерджи Лимитед | Система двустороннего действия и устройство для выработки энергии |
US11028817B2 (en) | 2016-08-10 | 2021-06-08 | Verderg Renewable Energy Limited | Bidirectional system and apparatus for generating power |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20140028028A1 (en) | Free-flow hydro powered turbine system | |
CN105257454A (zh) | 一种引水式漩涡水流发电系统 | |
RU2592953C1 (ru) | Устройство ускорения низкопотенциального водного потока свободопоточной микрогэс | |
TWI713451B (zh) | 洋流發電系統 | |
JP2013068196A (ja) | 水力発電装置 | |
RU2347935C2 (ru) | Русловая гидроэлектростанция | |
KR101092123B1 (ko) | 상하수도관의 수압을 이용한 전기 발전장치 | |
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 | |
US20160169028A1 (en) | Low flow power generation | |
Nielsen | Hydropower and pumped storage | |
KR101693699B1 (ko) | 수력 발전장치 | |
KR20160025847A (ko) | 수중 설치형 소수력 발전장치 | |
CA2978935C (en) | Cohesion based hydroelectric power | |
Rakesh et al. | Theoretical study and performance test of lucid spherical turbine | |
GB2491403A (en) | Water pump | |
JP2012241702A (ja) | 水中発電装置 | |
RU2348830C1 (ru) | Способ увеличения мощности гэс и гидроэлектростанция | |
KR100955083B1 (ko) | 유체 배관을 이용한 발전장치 | |
Ylaya et al. | Improved Vortex Channel for Whirlpool Generator for Harnessing Water Flow Energy from Irrigation | |
RU2659837C1 (ru) | Вихревая гидротурбина | |
KR20180042074A (ko) | 발전터빈이 물유입구나 물배출구보다 높은 위치에 있는 조력발전방법 | |
Sridharan et al. | Study on the performance of small hydro electric power plant due to cavitation in turbine runner casings | |
RU137060U1 (ru) | Переносной преобразователь энергии водного потока | |
CN106286086A (zh) | 单渠多级水利发电技术 | |
Goyal et al. | Integrated Renewable Energy-A Green Source of Energy for The Future-A |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170523 |