水电能增值装置 本发明涉及一种非耗能性释放大气压强能产生水电能增值转换装置，属水力发电技术领域。
山村小水电站普遍是水头低、流量小、效率低，难于满足乡办、村办、户办企业生产加工的要求。发明人针对这一课题潜心研究20多年的水流动力学，终于有所发现，只要改进现有水电站的水室、尾水管就能使问题得到很好的解决。
本发明的目的是提供一个水电能增值装置来提高水力发电机的效率和出力。
本发明的技术方案是，水电能增值装置由装在水轮机上方的能产生水衍射压强的水室和装在水轮机后端能形成自馈衍射压强、水平装置的、扁平外喇叭形的尾水管组成。
尾水管小端横截面积≥4S，大端横截面积为(1+n)S，S为水轮机过流截面积，n为大端截面积与水轮机过流截面积之差与过流截面积之比。尾水管锥度为2°～5°。尾水管表面要密封不漏气，工作时，里面要求没有空气。
水室大端横截面积大于(4+n)S、底宽大于尾水管大端长度，中部不能勿大勿小、更不能下大上小。
水轮机不需使用蜗壳。
水头h≤10.34米时n为9～20，
水头h＞20米，米，B为干扰系数一般为0.4～0.7。
水轮机必须水平卧式安装在尾水管中心线上。
图1、水电能增值装置与水轮机配套使用主剖视图。
图2为图1省略发电机的剖俯视图。
图3为图2K向图。
图4，实验一装置主视图。
图5、为图4俯视图。
图中序号1喇叭形尾水管，2、水室，3、发电机，4、水轮机R外喇管每侧三角体的角度，5、容器，6、排水孔，
a-外喇叭管侧三角体对边，b-外喇叭管侧三角体邻边
C-外喇叭管小端正方形横截面边长，C2＞4S，
D-水室底宽度 D＞(2a+c)，E水室底长度，
DE＞(C2+2ac＝c(2a+c)＝(1+n)S
本发明的原理及效果可通过如下实验来说明。
实验一、双喇叭水气力效应的实验
(1)实验装置及用品，实验所备盛水容器流出口接有一矩形横截面短管，管横截面积S1＝0.5×0.5＝0.25(cm2)，长约3cm，流出口中心至容器高度为h1＝13.6cm，排水孔至流出口中心线高度为h2＝7.5cm，排水孔备有孔塞；另备一支侧度为5°的白铁皮扁平喇叭管，长约35cm，管大端放流口横截面积为S2＝2.56(CM2)，喇叭管小端能插接容器上的短管。使用时插按间隙用黄油堵封，不让空气进入，并要求水平按置，如图4、图5。
另外的实验用品有计时表、量杯，水龙头添水和控水，盛水器。
(2)实验过程。实验分A、B、C、三组，备实验记录表一份，内容为：
双喇叭管水气力效应实验记录表 实验组次 位差(cm) 放流口截面 积(cm2) 每次流出水 容积(cm3) 时间(秒) 平均流量(cm3/秒) A 1 13.6 S1＝0.25 4910 120 41 2 4910 B 1 13.6 S2＝2.56 6596 120 55 2 6600 C 1 7.5 S2＝2.56 4915 120 41 1 S1＝0.25 3650 30.5
先做A组实验，装置置于水龙头下约5cm，塞住排流孔，拧开水龙头添水，水从容器短管流出后，用手指堵住，继续加水至容器水满欲溢为度，停止添水，看定秒钟，抽开堵水中指，水即流入盛水器，同时再扭开水龙头往容器添水，并定量到容器水也欲溢为准，流动120秒钟，即停加水，第一次量得水容积4910cm3，重做一次，得相同容积，记录表中。
做B组实验，接插上横截面积S2的喇叭管，插接间隙用黄油堵封好，定好水平，实验操作同上。实验进行二次，都放流120秒钟，第一次得总流出水容积6596cm3，第二次是6600cm3，都记入上表。
做C组实验，拨开排水孔，但保留喇叭管，水只加至排水孔底，欲溢出为度，此时位差为h2＝7.5cm，测得平均流量41cm3/秒。拨下喇叭管，再做实验，测得平均流量3.05cm3/秒，都记录于表中。
(3)实验分析，实验结果表明，A实验的平均流量是41cm3/秒，插接喇叭管的B实验，平均流重是55cm3/秒，增加流量的百分比是： 55-4141×100%≈34%]]>
两个实验地流水通过了短管的S横截面，根据式子，Q＝SV因此，A、B两实验流水通过S1横截面的平均流速分别是：
计算表明，B实验出现了增速。增加流速，即是增加了动能，根据式子，现以1公斤质量的流水，通过S1截面时，各自的动能分别是：
增加百分比，是：E2-E1E1×100%=2.42-1.331.33100%≈82%]]>
在C组实验中，我们同样发现流量增加34％，能量增加约82％，并明显地发现，喇叭管增流的功能，竟相当于提高了6.1cm水位差的效果。也即水头被提高近82％。
这就提出一个问题，喇叭管流水，不仅仅是增流，而且增了速，并有提高相应水头的效果，使单位质量流水的含能量大大提高，那么这些增加的能量是从哪儿来的呢？从能量转化和守恒的观点来看，就只有一个解释：就是S1横截面积上存在的一部分大气压强能，也随同水压强能(或位能)一起被释放，并都转化成流水动能，产生流水增流增速。在这里水气都产生了力的作用。
实验二、水电能增值装置应用试验
一、时间：1996年8月29日
二、地点：江西省赣县田村镇小河试验站
三、装置配套水轮发电机组：广西省平南县飞马工艺厂生产的微型300瓦轴流式水轮发电机组，适用水头是1.2-4米，流量0.029-0.053m3/秒，效率是9％-14.4％；水轮机过水断面积S≈0.006m2，装置配套如图1、
四、装置的技术参数：斜率23，n＝6.5，外喇叭管小端横截面积为，162＝0.0256(m2)，大端面积为0.0448m2。
五、水头及理论功率：水头h＝1.07m
P理＝Qgh＝0.027×9.8×1.07≈0.286(千瓦)
六、测试功率电器及仪表：配电盘，40W灯炮1只和15W电灯炮2只，共计70W，500伏电压表1只，3安电流表1只。
七、测试结果：
1、不按尾水管测得：电压是125伏，电流0.2安
P实＝IV＝125×0.2＝25(W)，效率η≈8.8％
2、按上1尺长截面积0.036m2的方形尾水管测得：电压是150伏，电流0.24安
P实＝IV＝150×0.24＝36(瓦)，η≈12.5％
3、接上外喇叭管测得：电压是210伏，电流0.3安。
P实＝IV＝210×0.3＝63(瓦)，η≈22％
八、测试对比，比不按尾水管增加功率38瓦，比按有尾水管增加功率27瓦，总效率提高到η≈22％，其效率远超过4米水头有尾水管时的效率14.4％。
九、结论：在同一机组和同等水头条件下，装置使水电能产生了增值。试验结果确证装置效果良好。
上述实验是发明人经过长期研究不断改进后做出的实验。发明人对水电站现有尾水管及水室提出了特定要求，从而收到了预想不到的效果。其原理很值得同行专家来探讨，研究。
发明人认为，通过来自水室内的水衍射压强，自馈至水平外喇叭管大端放流口横截面上，形成具有拦截性的水自馈衍射压强，对外产生单向抗大气压作用，从而导致水室上方相应大气压失衡而作用在水面上，产生相应升压效果，使流水增流增速，单位质量流出水含能量相应提高，从而增加相应功率，输出功率也因此相应增加。
升高水压差，即是提高水头，大气压强能被释放的极限值相当于76厘米汞柱压强能值，故其水头能提高到的极限值相当于10.34米水柱高。现以水电站而言其功率情况是：
现行水电站的水头功率和实际输出功率是
P水头＝mgh/t＝9.8Qh
P实输＝9.8Qhη＝AQh(A＝9.8η为出力系数)
配上本装置的水电站的实际输出功率为：
当平均水深h＞10.34米的一定范围以外，n的实用取值范围内，已完全可以提高一个极限水头，此时h＝10.34米对于10米上下水头的水电站，如果流量足够则可提高水头50％～70％即