專(zhuān)利名稱(chēng)：：水電能增值裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種非耗能性釋放大氣壓強(qiáng)能產(chǎn)生水電能增值轉(zhuǎn)換裝置，屬水力發(fā)電
技術(shù)領(lǐng)域：
。山村小水電站普遍是水頭低、流量小、效率低，難于滿足鄉(xiāng)辦、村辦、戶(hù)辦企業(yè)生產(chǎn)加工的要求。發(fā)明人針對(duì)這一課題潛心研究20多年的水流動(dòng)力學(xué)，終于有所發(fā)現(xiàn)，只要改進(jìn)現(xiàn)有水電站的水室、尾水管就能使問(wèn)題得到很好的解決。本發(fā)明的目的是提供一個(gè)水電能增值裝置來(lái)提高水力發(fā)電機(jī)的效率和出力。本發(fā)明的技術(shù)方案是，水電能增值裝置由裝在水輪機(jī)上方的能產(chǎn)生水衍射壓強(qiáng)的水室和裝在水輪機(jī)后端能形成自饋衍射壓強(qiáng)、水平裝置的、扁平外喇叭形的尾水管組成。尾水管小端橫截面積≥4S，大端橫截面積為(1+n)S，S為水輪機(jī)過(guò)流截面積，n為大端截面積與水輪機(jī)過(guò)流截面積之差與過(guò)流截面積之比。尾水管錐度為2°～5°。尾水管表面要密封不漏氣，工作時(shí)，里面要求沒(méi)有空氣。水室大端橫截面積大于(4+n)S、底寬大于尾水管大端長(zhǎng)度，中部不能勿大勿小、更不能下大上小。水輪機(jī)不需使用蝸殼。水頭h≤10.34米時(shí)n為9～20，水頭h＞20米，米，B為干擾系數(shù)一般為0.4～0.7。水輪機(jī)必須水平臥式安裝在尾水管中心線上。圖1、水電能增值裝置與水輪機(jī)配套使用主剖視圖。圖2為圖1省略發(fā)電機(jī)的剖俯視圖。圖3為圖2K向圖。圖4，實(shí)驗(yàn)一裝置主視圖。圖5、為圖4俯視圖。圖中序號(hào)1喇叭形尾水管，2、水室，3、發(fā)電機(jī)，4、水輪機(jī)R外喇管每側(cè)三角體的角度，5、容器，6、排水孔，a-外喇叭管側(cè)三角體對(duì)邊，b-外喇叭管側(cè)三角體鄰邊C-外喇叭管小端正方形橫截面邊長(zhǎng)，C2＞4S，D-水室底寬度D＞(2a+c)，E水室底長(zhǎng)度，DE＞(C2+2ac＝c(2a+c)＝(1+n)S本發(fā)明的原理及效果可通過(guò)如下實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明。實(shí)驗(yàn)一、雙喇叭水氣力效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)裝置及用品，實(shí)驗(yàn)所備盛水容器流出口接有一矩形橫截面短管，管橫截面積S1＝0.5×0.5＝0.25(cm2)，長(zhǎng)約3cm，流出口中心至容器高度為h1＝13.6cm，排水孔至流出口中心線高度為h2＝7.5cm，排水孔備有孔塞；另備一支側(cè)度為5°的白鐵皮扁平喇叭管，長(zhǎng)約35cm，管大端放流口橫截面積為S2＝2.56(CM2)，喇叭管小端能插接容器上的短管。使用時(shí)插按間隙用黃油堵封，不讓空氣進(jìn)入，并要求水平按置，如圖4、圖5。另外的實(shí)驗(yàn)用品有計(jì)時(shí)表、量杯，水龍頭添水和控水，盛水器。(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)分A、B、C、三組，備實(shí)驗(yàn)記錄表一份，內(nèi)容為雙喇叭管水氣力效應(yīng)實(shí)驗(yàn)記錄表</tables>先做A組實(shí)驗(yàn)，裝置置于水龍頭下約5cm，塞住排流孔，擰開(kāi)水龍頭添水，水從容器短管流出后，用手指堵住，繼續(xù)加水至容器水滿欲溢為度，停止添水，看定秒鐘，抽開(kāi)堵水中指，水即流入盛水器，同時(shí)再扭開(kāi)水龍頭往容器添水，并定量到容器水也欲溢為準(zhǔn)，流動(dòng)120秒鐘，即停加水，第一次量得水容積4910cm3，重做一次，得相同容積，記錄表中。做B組實(shí)驗(yàn)，接插上橫截面積S2的喇叭管，插接間隙用黃油堵封好，定好水平，實(shí)驗(yàn)操作同上。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行二次，都放流120秒鐘，第一次得總流出水容積6596cm3，第二次是6600cm3，都記入上表。做C組實(shí)驗(yàn)，撥開(kāi)排水孔，但保留喇叭管，水只加至排水孔底，欲溢出為度，此時(shí)位差為h2＝7.5cm，測(cè)得平均流量41cm3/秒。撥下喇叭管，再做實(shí)驗(yàn)，測(cè)得平均流量3.05cm3/秒，都記錄于表中。(3)實(shí)驗(yàn)分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，A實(shí)驗(yàn)的平均流量是41cm3/秒，插接喇叭管的B實(shí)驗(yàn)，平均流重是55cm3/秒，增加流量的百分比是55-4141×100%≈34%]]>兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的流水通過(guò)了短管的S橫截面，根據(jù)式子，Q＝SV因此，A、B兩實(shí)驗(yàn)流水通過(guò)S1橫截面的平均流速分別是計(jì)算表明，B實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)了增速。增加流速，即是增加了動(dòng)能，根據(jù)式子，現(xiàn)以1公斤質(zhì)量的流水，通過(guò)S1截面時(shí)，各自的動(dòng)能分別是增加百分比，是E2-E1E1×100%=2.42-1.331.33100%≈82%]]>在C組實(shí)驗(yàn)中，我們同樣發(fā)現(xiàn)流量增加34％，能量增加約82％，并明顯地發(fā)現(xiàn)，喇叭管增流的功能，竟相當(dāng)于提高了6.1cm水位差的效果。也即水頭被提高近82％。這就提出一個(gè)問(wèn)題，喇叭管流水，不僅僅是增流，而且增了速，并有提高相應(yīng)水頭的效果，使單位質(zhì)量流水的含能量大大提高，那么這些增加的能量是從哪兒來(lái)的呢？從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)來(lái)看，就只有一個(gè)解釋就是S1橫截面積上存在的一部分大氣壓強(qiáng)能，也隨同水壓強(qiáng)能(或位能)一起被釋放，并都轉(zhuǎn)化成流水動(dòng)能，產(chǎn)生流水增流增速。在這里水氣都產(chǎn)生了力的作用。實(shí)驗(yàn)二、水電能增值裝置應(yīng)用試驗(yàn)一、時(shí)間1996年8月29日二、地點(diǎn)江西省贛縣田村鎮(zhèn)小河試驗(yàn)站三、裝置配套水輪發(fā)電機(jī)組廣西省平南縣飛馬工藝廠生產(chǎn)的微型300瓦軸流式水輪發(fā)電機(jī)組，適用水頭是1.2-4米，流量0.029-0.053m3/秒，效率是9％-14.4％；水輪機(jī)過(guò)水?dāng)嗝娣eS≈0.006m2，裝置配套如圖1、四、裝置的技術(shù)參數(shù)斜率23，n＝6.5，外喇叭管小端橫截面積為，162＝0.0256(m2)，大端面積為0.0448m2。五、水頭及理論功率水頭h＝1.07mP理＝Qgh＝0.027×9.8×1.07≈0.286(千瓦)六、測(cè)試功率電器及儀表配電盤(pán)，40W燈炮1只和15W電燈炮2只，共計(jì)70W，500伏電壓表1只，3安電流表1只。七、測(cè)試結(jié)果1、不按尾水管測(cè)得電壓是125伏，電流0.2安P實(shí)＝IV＝125×0.2＝25(W)，效率η≈8.8％2、按上1尺長(zhǎng)截面積0.036m2的方形尾水管測(cè)得電壓是150伏，電流0.24安P實(shí)＝IV＝150×0.24＝36(瓦)，η≈12.5％3、接上外喇叭管測(cè)得電壓是210伏，電流0.3安。P實(shí)＝IV＝210×0.3＝63(瓦)，η≈22％八、測(cè)試對(duì)比，比不按尾水管增加功率38瓦，比按有尾水管增加功率27瓦，總效率提高到η≈22％，其效率遠(yuǎn)超過(guò)4米水頭有尾水管時(shí)的效率14.4％。九、結(jié)論在同一機(jī)組和同等水頭條件下，裝置使水電能產(chǎn)生了增值。試驗(yàn)結(jié)果確證裝置效果良好。上述實(shí)驗(yàn)是發(fā)明人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究不斷改進(jìn)后做出的實(shí)驗(yàn)。發(fā)明人對(duì)水電站現(xiàn)有尾水管及水室提出了特定要求，從而收到了預(yù)想不到的效果。其原理很值得同行專(zhuān)家來(lái)探討，研究。發(fā)明人認(rèn)為，通過(guò)來(lái)自水室內(nèi)的水衍射壓強(qiáng)，自饋至水平外喇叭管大端放流口橫截面上，形成具有攔截性的水自饋衍射壓強(qiáng)，對(duì)外產(chǎn)生單向抗大氣壓作用，從而導(dǎo)致水室上方相應(yīng)大氣壓失衡而作用在水面上，產(chǎn)生相應(yīng)升壓效果，使流水增流增速，單位質(zhì)量流出水含能量相應(yīng)提高，從而增加相應(yīng)功率，輸出功率也因此相應(yīng)增加。升高水壓差，即是提高水頭，大氣壓強(qiáng)能被釋放的極限值相當(dāng)于76厘米汞柱壓強(qiáng)能值，故其水頭能提高到的極限值相當(dāng)于10.34米水柱高?，F(xiàn)以水電站而言其功率情況是現(xiàn)行水電站的水頭功率和實(shí)際輸出功率是P水頭＝mgh/t＝9.8QhP實(shí)輸＝9.8Qhη＝AQh(A＝9.8η為出力系數(shù))配上本裝置的水電站的實(shí)際輸出功率為當(dāng)平均水深h＞10.34米的一定范圍以外，n的實(shí)用取值范圍內(nèi)，已完全可以提高一個(gè)極限水頭，此時(shí)h＝10.34米對(duì)于10米上下水頭的水電站，如果流量足夠則可提高水頭50％～70％即權(quán)利要求1.一種用于水電站的水電能增值裝置，其特征是由裝在水輪機(jī)上方的能產(chǎn)生水衍射壓強(qiáng)的水室和裝在水輪機(jī)后端能形成自饋衍射壓強(qiáng)、水平安裝的扁平外喇叭形的尾水管組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水電能增值裝置，其特征是尾水管小端橫截面積為4S，大端截面積為(1+n)S，S為水輪機(jī)過(guò)流截面積，n為尾水管大端橫截面積與水輪機(jī)過(guò)流截面積之差和水輪機(jī)過(guò)流截面積之比，尾水管喇叭形錐度為2°～5°，尾水管表面要密封不漏氣，工作時(shí)，里面要求沒(méi)有空氣；水室橫截面積大于(4+n)S，底寬大于尾水管大端截面的長(zhǎng)度，水室中部不能勿大勿小，更不能下大上??；水輪機(jī)不需使用蝸殼。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水電能增值裝置，其特征是水頭h≤10.34米時(shí)n為9～20，水頭h＞20米時(shí)，米，B為干擾系數(shù)一般為0.4～0.7。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的水電能增值裝置，其特征是，水輪機(jī)必須水平臥式安置在尾水管中心線上。全文摘要本發(fā)明的特征是由裝在水輪機(jī)上方的能產(chǎn)生水衍射壓強(qiáng)的水室和裝在水輪機(jī)后端能形成自饋衍射壓強(qiáng)、水平安裝的、兩側(cè)面為喇叭形的扁平尾水管組成。尾水管小端截面為4S、大端截面為(1+n)S，S為水輪機(jī)過(guò)流截面積。尾水管喇叭形錐度為2°～5°。水室橫截面大于(4+n)S，水室中部不能勿大勿小。突出效果是對(duì)于低水頭電站可提高水頭50％～70％，輸出功率約增加50％～70％。對(duì)于高水頭電站，可凈提高10.34米水頭，增加發(fā)電量，效益可觀。文檔編號(hào)F03B11/00GK1159515SQ9611918公開(kāi)日1997年9月17日申請(qǐng)日期1996年11月22日優(yōu)先權(quán)日1996年11月22日發(fā)明者曾宜員,曾斯榮,陳微申請(qǐng)人:曾宜員,曾斯榮,陳微