[发明专利]一种管道水能回收装置

说明书

技术领域

一种管道水能回收装置，涉及管道液体压力能回收的装置。

背景技术

目前，在公开的文献资料中，在水管道上安装水能回收装置来发电的很多，该水能回收装置的主要部件是转轮，通过水流冲击转轮转动，从而带动发电机发电。该类装置对于某些压力较高、流量较大的管道，能量回收效率较高，是比较合适的。但是在管道直径较小(管径50～100mm)、液体压力能较小(水头20～80m)的情况下，会损失较多的能量，回收效率较低，一般小于50％。

发明内容

本发明要解决的问题就是针对以上不足而提供一种用于小管径、低水头的压力管道上，能有效减压、能量回收率高的装置。其技术方案如下：

一种管道水能回收装置，其关键技术在于包括蜗形室和引流室，在蜗形室的蜗壳上固定引流室，在机壳上安装转轴，转轴一端连接转轮，另一端驱动发电机，在引流室内沿圆周方向均布若干引流腔，引流腔即是流体流过的流道，流道分为前段流道和后段流道，前段流道面积渐缩，与蜗形室相通，后段流道面积不变，与转轮相通；转轮的出水口连接泄水管。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、该减压装置安装有蜗形室和引流室，工作时，高压流体通过管道进入一个面积减缩的蜗形室中，这样可使进入引流室的流体分布更均匀。利用蜗形室和引流室把液体所具有的压力能转换为高速流动的速度能。液体离开引流室之后，流入转轮流道，依据叶栅理论，将水流的高速动能转换为转轮的旋转机械能，在有效降低管道压力的同时，可高效回收管道中流体的压力能，和同步发电机直联，通过转轴带动发电机发电。实验正常运行发电300天左右，能量回收效率≥65％。如果采用异步发电机发电，将工作转轮转速降低为1530r/min 或更低时，能量回收效率可进一步提高，可达70％左右。

2、引流室内流道分为两段，前段为面积渐缩流道，流体通过该段流道时，随着流道面积的不断减小，根据贝努利方程，流体流动速度不断增加；后段流道面积不变，宽度方向为平行结构，主要起稳流和引流作用，保证液体以正确的角度进入转轮内。

3、本发明主要适用于高层建筑的采暖等供回水管路上压力能的回收，但不限于此。装置内部流动工质为供暖回水或清水。本发明适用于水头比较低(20～120m，优选为60m，80m，100m和120m)，管道直径比较小(50～150mm)，流量比较小(50～150m³/h，优选流量段主要有50m³/h，100m³/h和150m³/h)，流量范围较宽，发电功率小(10kW左右)的场合。

4、本发明结构紧凑(整个减压装置的尺寸约为500mm×500mm×300mm，不包含发电机部分)，简单，体积小，机械加工方便，装拆方便，安装维护简便。

5、叶片为直纹面时，非扭曲型叶片，加工方便；叶片为曲面时，加工略复杂，但流场分布更均匀，压力脉动更小。

6、当流量、水头等运行条件变化较大时，只需调整引流室入射角、引流腔截面积和引流腔个数、转轮叶片个数、叶片安放角等参数(如表1、表2所示)，并重新制造引流室和转轮即可，涡形室和泄水管不需做任何改动，从而降低制造成本，并方便系列化生产，并可进行分布式联网发电。

附图说明

图1，是本发明总体结构剖面图；

图2，是本发明总体结构俯视图；

图3，是本发明引流室剖面图；

图4，是本发明引流室引流腔周向截面为矩形示意图；

图5，是本发明引流室引流腔对齐布置示意图；

图6，是本发明引流室引流腔交错布置示意图；

图7，是本发明转轮结构示意图(叶片各表面为直纹面)；

图8，是本发明转轮另一结构示意图(叶片各表面为曲面)；

图9，是本发明叶片截面形状示意图；

图10，是本发明叶片结构示意图(叶片各表面为直纹面)；

图11，是本发明叶片另一结构示意图(叶片各表面为曲面)；

图12，是本发明试验数据和数值模拟结果的对比图。

具体实施方式