Гравитационно-гидравлическая электростанция и способ получения электроэнергии

Изобретение относится к области энергетики. Гравитационно-гидравлическая электростанция (ГГЭ) состоит из воронки, сифона, водяной турбины, генератора электрического тока. Воронка ГГЭ установлена в водоеме на глубину ∆ и связана с нижним переходником водопровода в виде сифона, который установлен на опору ГГЭ и связан с вертикальным водопроводом, который связан с одной стороны с нижним переходником водопровода в виде сифона, с другой стороны связан с верхним переходником водопровода в виде сифона, который гидравлически связан с водяной турбиной, которая связана с генератором электрического тока. Оптимальные условия для стационарного напора воды ∆H (м): угол внешний наклона конуса воронки =45°; h=R

Δ H = G S a a γ = G γ π r 2 ( м ) , G = G G = γ π h 3 [ R ( R + r ) 2 r 2 ] cos 2 α ( к г ) , где ∆H - оптимальный уровень подъема воды, выдавливаемой весом воды G'' (м); S a' - a' - сечение на уровне верхней поверхности воронки; S a' - a' = πr2 ; - удельный вес воды, равный 1000 (кг/м3); r - нижний радиус воронки (м); G - вес воды в объеме воронки (кг); G' - вес цилиндра круглого прямого высотой h (кг); h - высота воронки, h=R (м); R - верхний радиус воронки (м); - угол воронки ГГЭ. Способ получения электроэнергии осуществляется с помощью вышеприведенной гравитационно-гидравлической электростанции. Технический результат состоит в реализации заявленной группой изобретений своего назначения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение «Гравитационно-гидравлическая электростанция и способ ее работы» пионерское, относится к области энергетики и может быть использовано для производства электроэнергии, подъема воды на новый уровень, устройства фонтанов. Работоспособность заявленного решения подтверждается только при конкретных соотношениях диаметра воронки к диаметру сифона и значительного гидравлического давления, например, в условиях морских течений (Гольфстрим).

На фиг. 1 изображена принципиальная схема «гравитационно-гидравлической электростанции и способа ее работы», где:

1 - водоем (океан, море, озера, пруд, река);

2 - опора ГГЭ;

3 - воронка ГГЭ, установленная в водоеме;

4 - нижний переходник водопровода (сифона);

5 - вертикальный водопровод (сифона);

6 - верхний переходник водопровода (сифона);

7 - водяная турбина;

8 - генератор электрического тока;

α - угол воронки ГГЭ=45°;

∆ - величина углубления воронки ГГЭ в водоем.

Вектор G"cosα - сила напора воды, действующая в сторону сечения S a a = π d 2 4 = π r 2 под углом 45°.

Вектор G"cos2α - сила напора воды, действующая нормально (вертикально) на сечение S a a = π d 2 4 = π r 2

h - высота воронки =R;

D - верхний диаметр воронки;

d - нижний диаметр воронки;

R - верхний радиус воронки;

r - нижний радиус воронки;

Sa′-a′ - сечение на уровне верхней поверхности воронки;

ΔН - теоретический уровень подъема воды, выдавливаемой весом воды G″=G-G′, (оптимальный, стационарный);

Δh - уровень воды с учетом гидравлических потерь (КПД гидравлических потерь ηh);

0,8 Δh - рабочий уровень воды для работы ГГЭ.

На фиг. 2 изображен ГГЭ, вид А, где:

8 - генератор электрического тока.

Технологическая связь узлов ГГЭ

Воронка ГГЭ (3) связана с нижним переходником водопровода (сифона), который связан с вертикальным трубопроводом (сифоном) (5), который связан с верхним переходником водопровода (сифона) (6), который связан с водяной турбиной (7), которая связана с генератором электрического тока (8).

Способ работы гравитационно-гидравлической электростанции (ГГЭ)

Воронка ГГЭ устанавливается с нижней частью сифона в водоем на опору (2) так, чтобы верхняя поверхность воронки была притоплена на величину «Δ»=5÷10 см min.

Воронка представляет собой конус круглый прямой усеченный объемом

W = π 3 h ( R 2 + r 2 + R r ) ( м 3 ) ;

G= γW - вес воды в объеме воронки;

«Δ» - чем больше, тем больше G" на величину;

G″=G-G′=γ π 3 [R(R+r) - 2r2]cosα(h+∆)-(h+∆)πr2γ=γπ(h+∆) [ 1 3 R(R+r)-2r2]cosα-r2];

γ - удельный вес воды = 1000 к г м 3 ;

Цилиндр круглый прямой высотой h=R (м) и площадью сечения Sa-a=πr2(а)=W1;

W2=W-W1 - объем конуса круглого прямого усеченного за вычетом объема цилиндра круглого прямого

G′=γW1h=γπr2h (кг); G″=G-G′.

G′ - вес цилиндра круглого прямого высотой h статически уравновешивает уровень воды в сифоне «h».

G = [ π 3 h ( R 2 + r 2 + R r ) π r 2 h ] γ (кг) уравновешивает уровень воды в сифоне ΔН.

G = γ π h [ R ( R + r ) 2 r 2 3 ] .

Согласно закону Якова Бернулли Δ H = P γ ;

Давление в сечении Sa′-a′ =G″cos2α; πr2h;

Δ H = γ π h [ R ( R + r ) 2 r 2 ] cos 2 α 3 γ π r 2 = R [ R ( R + r ) 2 r 2 ] 3 r 2 cos 2 α ; Δ h = Δ H η h .

ηh - гидравлический КПД=0,8.

Числовой пример:

R=3 м; r=1 м; ηh=0,8cos2α=0,499

Δ H = 3 [ 3 ( 3 + 1 ) 2 × 1 2 ] cos 2 α 3 × 1 2 = 10 × 0,499 = 4,99 м ; Δ h = 4,99 × 0,8 = 3,99 м .

1. Гравитационно-гидравлическая электростанция (ГГЭ), состоящая из воронки, сифона, водяной турбины, генератора электрического тока, отличающаяся тем, что воронка ГГЭ установлена в водоеме на глубину ∆ и связана с нижним переходником водопровода в виде сифона, который установлен на опору ГГЭ и связан с вертикальным водопроводом, который связан с одной стороны с нижним переходником водопровода в виде сифона, с другой стороны связан с верхним переходником водопровода в виде сифона, который гидравлически связан с водяной турбиной, которая связана с генератором электрического тока, при этом оптимальные условия для стационарного напора воды ∆H (м): угол внешний наклона конуса воронки =45°; h=R


где
∆H - оптимальный уровень подъема воды, выдавливаемой весом воды G'' (м);
Sa' - a' - сечение на уровне верхней поверхности воронки; Sa' - a' = r2;
- удельный вес воды, равный 1000 (кг/м3);
r - нижний радиус воронки (м);
G - вес воды в объеме воронки (кг);
- вес цилиндра круглого прямого высотой h (кг);
h - высота воронки, h=R (м);
R - верхний радиус воронки (м);
- угол воронки ГГЭ.

2. Способ получения электроэнергии с помощью устройства по п.1.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области гидротехнического строительства. По предлагаемому способу монолитное железобетонное тело гравитационной плотины высотой Н0 (см) выполняют выпуклым в сторону водохранилища в виде арочного перекрытия русла реки.

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к способам использования водных ресурсов равнинных рек, и может быть использовано при строительстве малых гидроэлектростанций.

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации потенциальной энергии воды глубоководных водоемов, а именно для трансформации энергии гидростатического давления воды в электрическую.
Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к способам использования водных ресурсов малых рек и техногенных потоков для генерирования электрической энергии.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при строительстве гидравлических и гидроаккумулирующих электростанций (ГЭС и ГАЭС).

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к устройствам для преобразования энергии потока текучей среды в электрическую. Гидроэлектростанция конвейерного типа содержит направляющий канал, рабочий орган с гибким элементом в виде замкнутой цепной передачи, состоящей из связанных между собой звеньев-кареток с блоками лопастей, каждый из которых содержит по меньшей мере две симметричные пары лопастей.

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к гидроэлектростанциям. Русловая гидроэлектростанция 2 установлена на фундаменте 26 и содержит несколько жестких, непроницаемых для воды, имеющих эллиптическое поперечное сечение корпусов 6 с турбинными модулями 8, расположенными с возможностью передачи вращения с валов 13, заключенных в кольцо 27, турбин 12 через обгонные муфты 14 общему валу 15, проходящему через береговой колодец 21 с циркулирующей в нем донной речной водой, через редуктор 16 к валу ротора электрогенератора 17, установленного на берегу 3.

Изобретение относится к области физики и может быть использовано в прикладной гидроакустике для обеспечения безопасности (промышленной и экологической) гидротехнических сооружений (ГТС) объектов повышенного риска: атомных электростанций (АЭС), гидроэлектростанций, тепловых электростанций, приливо-отливных электростанций, морских нефтегазовых платформ и т.д.

Балка (8) крепления обтекателя (2) гидроэнергетической установки (1) имеет сечение в плоскости, перпендикулярной к продольной оси (А8) балки (8), в виде параллелограмма. Балка (8) содержит, по меньшей мере, одну щель, которая в основном проходит параллельно продольной оси (A8) балки (8).

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к способам использования водных ресурсов малых рек и техногенных потоков для генерирования электрической энергии.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям для выработки электроэнергии и одновременной защиты побережья от штормов. Волновой энергетический комплекс размещен в воде со свойствами электролита в зоне движения волн. Комплекс содержит преобразующие элементы 1, электрически связанные друг с другом параллельно. Каждый элемент 1 выполнен как магнитогидродинамический генератор электрического тока и содержит несущее основание 3, магнитную систему, сформированную из постоянных магнитов 2, размещенных на основании 3, защитную пластину 4, токосъемник и токосъемные шины 5. Токосъемник выполнен в виде контактно-выпрямительного модуля 6 c парными соединительными клеммами, выполненными с возможностью соединения с клеммами соседних элементов 1, совпадающей полярности. Магнитная система сверху закрыта пластиной 4 из диэлектрика с размещенными на ней шинами 5. Концы одной шины 5 связаны с клеммами положительной полярности модуля 6, а концы второй шины 5 связаны с клеммами отрицательной полярности. Полярность магнитов 2, размещенных вдоль кромок основания 3 и ориентированных вдоль продольных осей шин 5, одинакова и противоположна полярности магнитов 2, расположенных между шинами 5. Изобретение направлено на упрощение конструкции и обеспечение прямого преобразования энергии волн в электрическую. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области гидроэнергетики и конкретно к гидроэлектростанциям. Предлагаемое техническое решение речных ГЭС для малых и средних рек отличается тем, что устанавливаемые на них активные гидротурбины вырабатывают энергию за счет скоростного напора. Создание скоростного напора осуществляется сужением русла реки грунтовой перемычкой в форме усеченного конуса 1. Для предотвращения размыва новые берега реки и дно в пределах усеченного конуса укрепляются. На выходном отверстии усеченного конуса устанавливается водоприемник 2, имеющий также форму усеченного конуса. К водоприемнику подключается турбинный трубопровод 3, соединенный с отводами 4 к соплам ковшевой гидротурбины. При пересечении рек автомобильными или железными дорогами, когда вместо мостов устанавливаются для пропуска потока воды реки трубы, что также приводит к сужению русла, повышению скорости потока воды и концентрации кинетической энергии, к выходным отверстиям устанавливается водоприемник в форме усеченного конуса и с подключенным к нему турбинным трубопроводом, соединенным с отводами сопел ковшевой турбины. При кратковременном повышении уровня воды в реке в результате ливня, паводка, снижении нагрузки, аварийной ситуации излишний расход воды сливается в русло реки, минуя водоприемник. На протяжении длины реки на некотором расстоянии могут устанавливаться несколько ГЭС (каскад) с автоматическим управлением с одного диспетчерского пульта. Такие ГЭС могут подключаться как к сети, так и работать в автономном режиме. Увеличение скорости потока воды в результате концентрации обеспечивает работу малых ГЭС круглогодично. 4 ил.

Группа изобретений относится к области гидроэнергетики и может быть использована для получения электрической энергии от использования гидравлических потоков, в том числе с малой скоростью движения воды. В варианте единичного агрегата устройство содержит накопительную емкость воды, заполняемую потоком, разгонное устройство, турбину, установленную в емкости и соединенную через редуктор с генератором. В качестве разгонного устройства использован поворотный лопастной прерыватель потока, соединенный тягой с поплавковым регулятором уровня воды в емкости. При достижении поступающей воды до заданного уровня регулятор посредством тяги, соединенной с подпружиненным упором, освобождает для движения лопасть прерывателя и порция воды в виде гидравлического импульса поступает на турбину. Уровень воды падает, регулятор освобождает от натяжения упор, который под действием пружины возвращается в исходное положение, останавливая для создания запаса воды очередную лопасть повернувшегося прерывателя потока. В варианте нескольких агрегатированных устройств, устанавливаемых в потоке, их турбины объединены общим валом и подключены через мультипликатор к электрическому генератору, а их поплавковые регуляторы уровня воды в емкостях устанавливаются на разных уровнях, что обеспечивает их последовательное включение. Повышается эффективность бесплотинной ГЭС. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к конструкциям для получения электроэнергии из возобновляемых источников. Альтернативная гидроэлектростанция содержит водохранилище верхнего бьефа 2, конструкцию для его размещения на необходимой высоте, в которую включено здание с машинным залом, гидротурбину, устройство подвода воды к гидротурбине, ветродвигатель 7 с вертикальной осью вращения, водохранилище нижнего бьефа 1. Напор воды создают сбалансированные ленточные водоподъемные установки, приводимые в движение энергией ветра, начиная с ветра малой скорости. Для размещения водохранилища верхнего бьефа 2 на необходимой высоте, обеспечивающей напор воды, использует стальную, железобетонную каркасную или иную конструкцию. Изобретение направлено на создание альтернативной гидроэлектростанции, которая использует сбалансированные ленточные водоподъемные установки, приводимые в движение энергией ветра, начиная с ветра малой скорости, обеспечивающие подъем воды на необходимую высоту для создания напора, необходимого для работы гидротурбин. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области гидроэнергетики и конкретно к гидроэлектростанциям. Предлагаемое техническое решение заключается в искусственном сужении грунтовой перемычкой русла реки и создании концентрации кинетической энергии потока воды и дальнейшем использовании в работе вертикальной ярусной ковшевой гидротурбины. Гидроэлектростанция состоит из гидротурбинного, генераторного, трансформаторного, вспомогательного и другого оборудования. Искусственное сужение русла реки достигается грунтовой перемычкой и водоприемником (1) в форме очертаний усеченного конуса или призмы. К водоприемнику (1) присоединяется турбинный трубопровод с промежуточными концентраторами (2) в форме очертаний усеченного конуса. Поток воды, пройдя через турбинный трубопровод с концентраторами (2), поступает в распределители и далее в сопла гидротурбины через отводы и имеет скорость и кинетическую энергию, необходимую для обеспечения работы вертикальной ковшевой ярусной гидротурбины установленной мощности. Для предотвращения попадания в турбинный трубопровод плывучего мусора, древесных и других отходов, перед водоприемником турбинного трубопровода устанавливаются защитные ограждения (3) в виде решеток, сетки и т.п., препятствующие проникновению мусора в турбинный трубопровод. Для обеспечения прохода рыбы на нерест параллельно турбинному трубопроводу устанавливается обвод (4) с началом перемычки, по которому рыба во время нереста минует ГЭС. На обводе может размещаться и рыбразвод. Входное отверстие обвода перекрывается щитами или другими устройствами, нормальное положение которых закрытое и открываются они только на период прохода рыбы во время нереста. Увеличение скорости потока воды обеспечивает работу ГЭС круглогодично. Кроме того, не будет отрицательного воздействия на экологию. 2 ил.

Изобретение относится к способам контроля целостности железобетонных гидротехнических резервуаров с помощью волоконно-оптической контрольно-измерительной аппаратуры и предназначено для определения местоположения повреждений в днище бассейнов суточного регулирования и контроля протечек через них. Способ определения местоположения повреждений и их контроль в днище бассейна суточного регулирования включает прокладку волоконно-оптического датчика 6 по всей площади бассейна суточного регулирования с шагом 3-5 м, отсыпку слоя крупнозернистого материала под днищем 5 бассейна суточного регулирования, устройство подземной дренажной галереи 10, примыкающей снаружи к бассейну суточного регулирования, поперечную разуклонку iпоп основания 1 выполняют от оси бассейна суточного регулирования к его краям, затем слой крупнозернистого материала, например щебня 2, покрывают геосинтетическим фильтрующим материалом 3, например дорнитом, для исключения суффозии/выноса песка 4 потоком воды, и отсыпают на него дополнительный слой из песка 4 для формирования купола растекания, получаемого протечками через днище 5 бассейна суточного регулирования, подключают волоконно-оптический датчик 6 к считывающему трансиверу, определяющему место повреждений и величину протечек. Продольную разуклонку iпрод основания 1 можно выполнять вдоль оси бассейна суточного регулирования величиной 0,010-0,035. Поперечные ребра, например железобетонные буртики, можно устанавливать по всей площади основания 1 с шагом 3-5 м для создания регулярных локальных зон контроля протечек. Волоконно-оптический датчик 6 можно прокладывать с верховой стороны железобетонных буртиков непрерывно по всем локальным зонам контроля протечек. Технический результат состоит в определении мест повреждений в днище бассейнов суточного регулирования, количественной оценке объема протечек через повреждения, снижении сроков и затрат на их обнаружение и устранение, и увеличении сроков эксплуатации бассейнов. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области энергетики. Гравитационно-гидравлическая электростанция состоит из воронки, сифона, водяной турбины, генератора электрического тока. Воронка ГГЭ установлена в водоеме на глубину ∆ и связана с нижним переходником водопровода в виде сифона, который установлен на опору ГГЭ и связан с вертикальным водопроводом, который связан с одной стороны с нижним переходником водопровода в виде сифона, с другой стороны связан с верхним переходником водопровода в виде сифона, который гидравлически связан с водяной турбиной, которая связана с генератором электрического тока. Оптимальные условия для стационарного напора воды ∆H : угол внешний наклона конуса воронки 45°; hRΔHG″Sa′−a′γG″γπr2 ,G″G−G′γπh3[R−2r2]cos2α  , где ∆H - оптимальный уровень подъема воды, выдавливаемой весом воды G ; S a - a - сечение на уровне верхней поверхности воронки; S a - a πr2 ; - удельный вес воды, равный 1000 ; r - нижний радиус воронки ; G - вес воды в объеме воронки ; G - вес цилиндра круглого прямого высотой h ; h - высота воронки, hR ; R - верхний радиус воронки ; - угол воронки ГГЭ. Способ получения электроэнергии осуществляется с помощью вышеприведенной гравитационно-гидравлической электростанции. Технический результат состоит в реализации заявленной группой изобретений своего назначения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх