專利名稱：泄水流體張力發(fā)電技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用下泄水流產(chǎn)生的落水頂部因流體張力產(chǎn)生的 流速加快效應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)，尤其是泄水流體應(yīng)力發(fā)電技術(shù)。二、 技術(shù)背景目前，廣泛應(yīng)用的水力發(fā)電具有許多優(yōu)點(diǎn)如，第一，水能資源可 以再生利用，無污染，有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。第二，水資源可綜合利 用，如防洪、灌溉、航運(yùn)、供水、養(yǎng)殖等。第三，水電站的生產(chǎn)成本 低、效率高。第四，水能可以儲存和調(diào)節(jié)，水力發(fā)電有可逆性。第五， 水電站運(yùn)行靈活，增減負(fù)荷很方便，易于實(shí)現(xiàn)自動化。根據(jù)能量轉(zhuǎn)化定 理，將水流動能經(jīng)推動水輪發(fā)電機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動工作后，轉(zhuǎn)換為電能，為了 獲得足夠的水流流速，常需要筑壩提升水流的落差，積極蓄水體勢能， 也就形成了水體勢能-下泄水流動能-葉輪機(jī)械能-水輪機(jī)電能的能量轉(zhuǎn) 換發(fā)電方式，為了利用水力來發(fā)電，就必須要把具有一定天然落差的水 集中起來，形成水電站的水頭，然后通過輸水管道輸送至廠房里的水輪 機(jī)，并使其轉(zhuǎn)動，從而帶動發(fā)電機(jī)，將水能變?yōu)殡娔?，最后退過升壓變 電站將電力輸送到電網(wǎng)上。水力發(fā)電廠簡稱水電廠，它是把水的位能和 動能轉(zhuǎn)換成電能的工廠，它的基本生產(chǎn)過程是從河流高處或水庫內(nèi)引 水，利用水的壓力或流速沖動水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，將水能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，然后 水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能；其分類有按集中落差的方式分，提壩式水電廠(又分壩后式和河床式)，引水式水電廠和混合式水電廠；按徑流調(diào)節(jié)的程度分，無調(diào)節(jié)水電廠和有調(diào)節(jié)水電廠；要 形成水頭，必須攔河筑壩。壩前和壩后的水位差即為水電站的靜水頭， 在將水從壩前引進(jìn)水輪機(jī)的過程中，會有一些水頭損失，減去這些損失, 就稱為水輪機(jī)的工作水頭。另外，在水輪機(jī)內(nèi)和發(fā)電機(jī)內(nèi)，還有一些能 量損失。因此，水電站實(shí)際出力N和發(fā)電量與通過水輪機(jī)的流量、 一定 時段內(nèi)通過水輪機(jī)的水量、作用在水輪機(jī)上的工作水頭和水輪發(fā)電機(jī)組 的效率成正比關(guān)系。事實(shí)上，在這些能量轉(zhuǎn)化過程中有較大能量損失。 比如有水輪發(fā)電機(jī)本身造成的能量轉(zhuǎn)換損失。另外，由于是的流體特性， 迅速下泄的水流會帶動流體流速，這種帶動作用基于水流的張力，或下 泄水體重力的應(yīng)力作用可以上溯到水體上部，比如在水庫泄水口形成漩 渦，或是在水面上層形成匯流，攜帶較大的動能， 一般水輪機(jī)安裝于壩 底，僅利用了下泄水流在水輪機(jī)葉輪部位段所攜帶的動能，但是上述因 下泄流體張力所產(chǎn)生的水體上部的動能未能利用，造成了較大的浪費(fèi)。 中國專利89102035. 7反沖、沖擊聯(lián)合式水輪機(jī)利用沖擊式水輪機(jī)存在 的"反沖作用損失"。涉及物理學(xué)中作用力與反作用力原理，在改變下 泄水流出口角度，使流出水體反作用下，推動泄流管繞垂直軸反轉(zhuǎn)發(fā)電。 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)且反轉(zhuǎn)作用僅為下泄水流的一個分力，并不見得 能夠增加能量轉(zhuǎn)換效率。 三、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的發(fā)明目的在于，提出一種能夠更加充分利用水體張力效 應(yīng)，提高水體動能利用率的水力發(fā)電技術(shù)，即泄水流體張力發(fā)電技術(shù)。本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下措施實(shí)現(xiàn)，向下傾斜的泄水管固定于水 壩上，泄水管上端上進(jìn)水口前部固定上水輪機(jī)組，泄水管下端下出水口 后部固定下水輪機(jī)組。本發(fā)明利用水流自身的張力和應(yīng)力效應(yīng)，在現(xiàn)有水力發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ) 上，在不影響下水輪機(jī)組工作的同時，在水壩泄水管上進(jìn)水口加裝上水 輪機(jī)組，進(jìn)一步充分提高水力發(fā)電的效率，減輕水壩結(jié)構(gòu)因向上進(jìn)水口 匯流而造成的沖擊破壞。結(jié)構(gòu)簡明，易于實(shí)施。四、 附困說明圖l是本發(fā)明實(shí)施例1示意2是本發(fā)明實(shí)施例2示意中附圖
標(biāo)記包括上水輪機(jī)組l，上進(jìn)水口 2，泄水管3，下出水 口 4,下水輪機(jī)組5，水壩6。五具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:向下傾斜的泄水管3固定于水壩6上，泄水管3上端上 進(jìn)水口 2前部固定上水輪機(jī)組1，泄水管3下端下出水口 4后部固定下 水輪機(jī)組5。工作原理水壩6把水體上平面提升到一定高度而產(chǎn)生一定勢能， 初始開啟上進(jìn)水口2后，靜態(tài)水流從上進(jìn)水口 2進(jìn)入泄水管3，在重力 作用下沿泄水管3向下流動，到達(dá)下出水口 4時，水流具備較大速度， 將水體勢能逐步轉(zhuǎn)換成動能，并進(jìn)入下水輪機(jī)組5，沖擊推動下水輪機(jī) 組5的葉輪轉(zhuǎn)動做功，將水體動能轉(zhuǎn)換為下水輪機(jī)組5葉輪轉(zhuǎn)動的機(jī)械 能，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為電能發(fā)電，在下泄水流進(jìn)入工作狀態(tài)后，由于水體自身的張力作用，使得水壩6內(nèi)上部水體由原先的靜態(tài)逐步產(chǎn)生上層水 體快速向上進(jìn)水口 2匯流，同時由于水壩6內(nèi)水體相對上述匯聚吸力具 有一定反作用力，也即應(yīng)力作用，匯流的沖擊力能量更多的被上進(jìn)水口 2周圍剛性結(jié)構(gòu)吸收，僅造成能量損耗，同時也對上進(jìn)水口 2及周圍結(jié) 構(gòu)造成破壞，使得這部分匯流動能并不能使得到達(dá)下水輪機(jī)組5的水流 具備更多的動能，因而事實(shí)上通常這部分動能并未能為下水輪機(jī)組5發(fā) 電出力，本實(shí)施例中上水輪機(jī)組1正是在下水輪機(jī)組5工作的同時，將 以上所述水壩6內(nèi)上層上進(jìn)水口 2前的匯流攜帶動能引進(jìn)上水輪機(jī)組1進(jìn)行發(fā)電。上進(jìn)水口 2與下出水口 4之間存在高差而產(chǎn)生勢能，下出水口 4水 壓增大，利用上進(jìn)水口 2和下出水口 4之間的高差形成的勢能沖擊下水 輪機(jī)機(jī)組5發(fā)電。在管道3下出水口 4所排出的水由上進(jìn)水口 2處等量 的補(bǔ)充，下出水口 4的出水量與上進(jìn)水口 2的進(jìn)水量相等，在同一時間 同一速度完成同一質(zhì)量的輸入與輸出，泄水管3的下出水口 4的沖擊力 與上進(jìn)水口 2的吸力相等，其沖擊和吸力的作用力相等。在泄水管3的 上進(jìn)水口 2安裝上水輪機(jī)組1，借用下出水口 4沖擊力給上進(jìn)水口的反 作用的吸力發(fā)電，在現(xiàn)有水利發(fā)電的基礎(chǔ)上就增加了近一倍的發(fā)電量， 充分利用了水利資源。本實(shí)施例，在現(xiàn)有水力發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)上，在不影響下水輪機(jī)組5工 作的同時，在水壩6上泄水管3上進(jìn)水口 2加裝上水輪機(jī)組1，進(jìn)一步 充分提高水力發(fā)電的效率，減輕水壩6結(jié)構(gòu)因向上進(jìn)水口 2匯流而造成 的沖擊破壞。結(jié)構(gòu)簡明，易于實(shí)施實(shí)施例2:向下傾斜的泄水管3固定于水壩6上，泄水管3上端上 進(jìn)水口 2前部間隔一段距離固定二組上水輪機(jī)組1,同時在上進(jìn)水口 2 旁的水壩6內(nèi)固定分水嘴7，分水嘴7前端較尖銳，二組上水輪機(jī)1分布 在分水嘴7兩側(cè)，泄水管3下端下出水口 4后部固定下水輪機(jī)組5。在分水嘴7與上進(jìn)水口 2形成的扇形夾角區(qū)域內(nèi)固定的上水輪機(jī)組 l,在向上進(jìn)水口 2匯流的作用下發(fā)電；在分水嘴7隔開上進(jìn)水口 2的區(qū) 域內(nèi)，由于向上進(jìn)水口 2部分匯流在經(jīng)分水嘴7引開并形成環(huán)流，這個環(huán) 流在匯流不斷撥動下，保持較高表面流速，足以推動這一區(qū)域固定的另 一組上水輪機(jī)組l發(fā)電。
權(quán)利要求
1. 泄水流體應(yīng)力發(fā)電技術(shù)，其特征在于，向下傾斜的泄水管(3)固定于水壩(6)上，泄水管(3)上端上進(jìn)水口(2)前部固定上水輪機(jī)組(1)，泄水管(3)下端下出水口(4)后部固定下水輪機(jī)組(5)。
2、 如權(quán)利要求l所述的泄水流體應(yīng)力發(fā)電技術(shù)，其特征在于， 泄水管(3 )上端上進(jìn)水口 ( 2 )前部間隔一段距離固定上水輪機(jī)組(1 )。
3、 如權(quán)利要求l所述的泄水流體應(yīng)力發(fā)電技術(shù)，其特征在于， 泄水管(3)上端上進(jìn)水口 (2)前部間隔一段距離固定二組上水輪機(jī)組(1)。
4、 如權(quán)利要求l或3所述的泄水流體應(yīng)力發(fā)電技術(shù)，其特征在 于，在上進(jìn)水口 (2)旁的水壩(6)內(nèi)固定分水嘴(7)。
5、 如權(quán)利要求4所述的泄水流體應(yīng)力發(fā)電技術(shù)，其特征在于， 分水嘴(7)前端較尖銳。
6、 如權(quán)利要求4所述的泄水流體應(yīng)力發(fā)電技術(shù)，其特征在于，， 二組上水輪機(jī)(1)分布在分水嘴(7)兩側(cè)。
全文摘要
泄水流體應(yīng)力發(fā)電技術(shù)，涉及一種利用下泄水流產(chǎn)生的落水頂部因流體張力產(chǎn)生的流速加快效應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)，向下傾斜的泄水管3固定于水壩6上，泄水管3上端上進(jìn)水口2前部固定上水輪機(jī)組1，泄水管3下端下出水口4后部固定下水輪機(jī)組5。利用水流自身的張力和應(yīng)力效應(yīng)，在現(xiàn)有水力發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)上，在不影響下水輪機(jī)組工作的同時，在水壩泄水管上進(jìn)水口加裝上水輪機(jī)組，進(jìn)一步充分提高水力發(fā)電的效率，減輕水壩結(jié)構(gòu)因向上進(jìn)水口匯流而造成的沖擊破壞。結(jié)構(gòu)簡明，易于實(shí)施。
文檔編號F03B13/06GK101280760SQ20071010051
公開日2008年10月8日 申請日期2007年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月2日
發(fā)明者余經(jīng)炎 申請人:余經(jīng)炎