[发明专利]水力发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于水力发电中生成稳定涡流的装置，属于导管技术领域。

背景技术

目前，为了提高水利发电效率，大多应用下述定理：

流体的连续性定理，当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时，由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来，因此在同一时间内，流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的。

伯努利定理，流体在一个管道中流动时，流速大的地方压力小，流速小的地方压力大。

当表面突出时，流管较细，流速加快，压力降低。

根据上述两定理，当水流通过特定的带边扩张管时，在带边扩张管的边沿形成漩涡，此漩涡使扩张管出口附近形成低压区，流体就朝着低压区不断流入，由于水流流过水轮叶片单位面积的功率为流速的三次方函数，因此可以得到很大的增速效果。

据发明人了解，在《紧凑型聚风型风机及其大型化研究》中，在风力发电中利用了扩张管。但是，其在实验室内所做的实验不能解决实际应用中的问题，同时风力和水力发电时的领域也不一样。

据发明人介绍，在应用扩张管在水下发电时，虽然扩张管在理论上可以形成涡流，从而达到增速。但是，由于扩张管在工作中，自身处在不稳定的洋流场中，单纯使用扩张管不能提供生成稳定涡流的能力。

经检索，申请号201010511923.5的中国专利公开了一种水平轴潮流发电水轮机的导流装置，该装置利用导流装置出口的斜凸边设计，在尾流区形成漩涡，对导流装置内的流体产生抽吸作用，提高水平轴潮流发电水轮机的启动性能和能量利用率。但也存在不能提供生成稳定涡流的能力。

因此，实际使用中，需要一种聚集洋流，生成稳定涡流的装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术不足，提出一种结构巧妙，可以生成稳定涡流的水力发电装置。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是一种水力发电装置，包括扩张管和配置在该扩张管内的水轮，所述扩张管包括入口、收缩段、喉部、扩散段、出口和安置在出口处的第一凸缘片，所述扩张管外套有套筒，所述套筒的后端超出扩张管的后端；所述套筒与所述扩张管形成入口大、出口小的水流增速腔；所述水流增速腔的最窄处口径大于所述第一凸缘片的外径。

上述技术方案的有益效果是:1）由于设置了套筒，该套筒可以聚集洋流，同时阻挡其他方向的乱流，这样提供了稳定涡流；2）该套筒与扩张管形成入口大、出口小的水流增速腔，水流从水流增速腔的出口流出时大大加速，可以形成更强烈的湍流，对扩张管内的流体产生更强的抽吸，从而加速了扩张管喉部的水流的流速，提高了发电效率。

上述技术方案的改进是：所述套筒的后端安装有第二凸缘片。

上述技术方案的改进是：所述扩张管的内壁为摆线曲线回转面，所述扩张管的长度、所述喉部的直径和所述第一凸缘片的高度之比范围是0.37-1.47:1:0.1-0.2；所述扩张管喉部至出口段的长度与所述扩张管的长度之比为0.6:1。

上述技术方案的改进是：所述喉部是一直线段，所述直线段安置有水轮。

上述技术方案的改进是：所述水流增速腔的出口处口径是所述第一凸缘片的外径的1.5-2倍。

上述技术方案的有益效果是: 1）由于设计了第二凸缘片，在第二凸缘片后形成了湍流，又造成一个低压区，加强了对扩张管内的流体的抽吸作用，从而加速了扩张管喉部的水流的流速，提高了发电效率；2）第二凸缘片还具有使水力发电装置自动摆正，顺应水流方向的作用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例一的水力发电装置整体结构示意图。

图2是本发明实施例二的水力发电装置整体结构示意图。

图3是本发明实施例二的扩张管结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的水力发电装置如图1所示，包括扩张管2和配置在该扩张管内的水轮3，扩张管2包括入口2-1、收缩段2-2、喉部2-3、扩散段2-4、出口2-5和安置在出口处的第一凸缘片2-6，扩张管2外套有套筒1，套筒1的后端超出扩张管2的后端；套筒1与扩张管2形成入口4-1大、出口4-2小的水流增速腔4；水流增速腔4的最窄处口径大于第一凸缘片2-6的外径。

实施例二