利用大气压力、水流落差综合发电的方法及装置.pdf

利用大气压力、水流落差综合发电的方法及装置
    本发明涉及一种水力发电方法及设备。

    当今世界电力是人类赖以生存的能源，而水力发电又是成本最低的能源。在地球表面上，存在着大气及水这两种物质，并且这是生命存活的基础。水、大气两种物质性质相似，但比重相差极大，大气是最为丰富，是人类取之不尽，用之不绝的物质，在地球表面无处不在空气，在地球引力的作用下，地球表面的大气压力为1KG，相当于10米高的水柱，或76毫米的汞柱，而水在地球上是十分宝贵，具有高落差可用于发电的水利资源却更少。

    为了将高处流水的能源转换成电能，人们设计出了水轮机，其利用高处流水向下冲击的速度将势能转化成动能，而将用流水推动水轮机转子转动导致磁场的变化发电，在我们所采用的技术中无一例外的是将水轮机转子完全浸泡在水中运行，承受着巨大的水流体的阻力，而且发电机也在自然环境中运行，要承受大气压地阻力，因此，其能量率转换十分低。

    本发明的目的是设计一种能源转换高，并充分利用大气压发电的水利发电方法。

    本发明利用大气压水力综合发电的方法是将有落差的流水设置在封闭的管道内，在管道内流水途中有设置水轮机，并且其水轮机的工作环境在真空下工作。

    所述的水轮机真空环境可以在下述位置中容易实现和保持：将水轮机安装在密闭管道内，离水平面1个大气压的高度即10.33米的高度上；水轮机离高水位的入水高度距离也大于1个大气压的水柱高度。

    所述的发电装置可根据水利资源的实际，设计成各高度不一的多级电站。

    本发明水轮机在真空环境下运行，其水流冲击水轮机速度的叶片速度大大地提高，并且水轮机不浸泡在水体中，大大减少了水体的阻力，能量的转换大为提高，经实验表明将同样的条件比较，水轮机的转子运行速度提高了8倍，因此，具有巨大的应用价值。

    图1为现有水利发电的原理图；

    图2为本发明水利发电的示意图；

    图3为本发明实施例1的结构示意图。

    下面结合附图实施例对本实用新型作进一步说明：

    如图1、2所示：图1、图2均为水面落差高度为9.3米+H1+H2，图1为水轮机设计在底部，并在正常条件下(非真空)运行。图2为在真空条件下水轮机转子的运行，其真空条件由如下方法试验：1、本实验在福建省德化县进行，德化为丘陵地区，1大气压水柱高度为9.3米；2、本实验水轮机设计在管道的9.3米处；3、在转子运行出水后，为使真空区水位不再上涨，冲击转子的射水孔口径应小于下排水管的口径；4、H2为所需管道真空工作高度，H1进水池水面高度与水轮机转子高度的落差，其H1垂直距离应大于9.3米，以保证空气不进入水轮机的机械工作区；其水轮机机械工区管道真空形成过程如下：先关闭阀(2)，再打开阀(1)，水自然下落上涨；当水涨出阀面(3)后将阀(3)关闭(阀3为排气阀，也可抽气用，并装有真空表)；此后打开阀(2)，管中水便急速下降、下排，水轮机工作区为真空区；当打开阀(2)水轮机工作时，真空表数值由9.3T\平方米急速下降8.2T\平方米(因转子运行后真空区产生水气之故)后真空表数值保持不变。

    比较二条件下的转子转速，图2条件下转子转速比图提高了8倍。

    图3是当电站高度落差小于9.3*2+H2时密闭连通管道的安装方法，其工作原理同图2所示方法相同。其基础是利用虹吸原理将水位引向大于1大气压力水柱高度，以便于水轮机工作区无压力的保持。