[发明专利]一种水落差发电设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电设备，特别是涉及一种水落差发电设备，该设备通过一种高效能量转换装置，能将水的能量(动能加势能)大部分转化为电能输出，极大利用了水的效能。

背景技术

水电是一种可再生利用的绿色环保能量，水电站的建设具有多重功能，因此受到世界各国的重视。水力发电就是以具有一定势能或动能的水冲击水轮机，水轮机即开始转动，若将发电机连接到水轮机，则发电机即可开始发电。如果将水位提高来冲水轮机，可发现水轮机转速增加，因此可知水位差愈大则水轮机所得动能愈大，可转换之电能愈高，这就是的水力发电的基本原理。

水力发电的能量转化过程是：上游水的重力势能转化为水流的动能，水流通过水轮机时将动能传递给水轮机，水轮机带动发电机转动将动能转化为电能。因此是水的动能转化为机械能后再转化为电能的过程。

由于水电站自然条件的不同，水轮发电机组正常运转的水流不是很充足，此外，水轮机对水能量的利用率很低，通常约20％左右，水轮机做功后的水的动能还很大，还没有一种装置能将其充分利用起来。

另外，国内外对于水势能充分利用的研究也很多：如一种利用水落差发电的装置提出将发电装置安装于落差较大的出水口的前下方，这样水流的下落首先落入水斗中，由于重力的作用，水斗带动链条及齿轮运转，齿轮运转带动发电机组运转，这样水斗不停的运转，当转到链条的最底端时，水斗内的水倒出，上面的水斗继续向下运转，逐渐形成一个循环，水斗不停的运转，齿轮带动发电机组不停的做功，从而实现了将水流的势能转化为电能的功效。其二如一种落差发电设备，进水管与一个过滤器连接，进水管向下与落差管连接，落差管的另一端与水轮机连接，水轮机与泄水连通管连接，水轮机输出轴端安装着连轴器，连轴器另一端与发电机相连，发电机外部为水轮机泄水连通管，泄水连通管与泄水总管连通。此专利有两个优点：1、不太高的人工坝加天然落差就能进行发电，比较经济实用，2、建造工期短，见效快，投资较低。其三如建筑物落差发电系统，该系统在沿建筑物设置的竖管内插入安装有多个隔板的螺线形等形状的水轮机且受到流水冲击，并且通过齿轮使上述水轮机旋转而由发电机将旋转动力转换成电输出，使用蓄电部蓄存所获得的电，从而可以通过建筑物内部的电控制部进行控制的同时在该建筑物内有效地利用电能。

但这些研究发明对水的能量利用都不充分，经能量转换后水的动能还很大，因此必需改变原有能量转换模式，为水能高效发电提供全新的思路。

根据能量守恒定理，水能发电的公式应为：

12mv02+mgh=12mv12=Wz+Ws+12mv22]]>

式中：为水的原有动能，

mgh为水的势能，

为水的总能量，

W_z为被转换的能量，

W_s为被摩擦损失的能量，

为经能量转换后流出水的动能。

当一个水电站建成后，可以基本认定为一个定值，W_s也可以认定为一个定值，因此只要减小的值，就可以增加W_z值即能量利用的值。

而在实际的水电站中，v₂≈(0.85～0.9)v₁，因此能量转换很低，如果能使v₂≈(0.5～0.6)v₁甚至更低，则能量的利用率将达到50％甚至更高。因此，本发明就是基于这一思路的一种高效的水落差发电设备，为水的能量高效利用提供了实用技术手段。

发明内容