專(zhuān)利名稱(chēng)：水動(dòng)能轉(zhuǎn)換超音速風(fēng)力發(fā)電的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及了一種發(fā)電裝置，特別涉及了一種將水動(dòng)能轉(zhuǎn)換為超音速風(fēng)力的發(fā)電裝置，其中超音速風(fēng)壓的概念屬于平均動(dòng)能。
背景技術(shù)：
目前的發(fā)電機(jī)通常是用水力發(fā)電、用火力發(fā)電等，但是在這些發(fā)電的方式中，用傳統(tǒng)水力發(fā)電需要較高的水位落差，而使用火力發(fā)電則需要消耗煤炭、石油等燃料，在當(dāng)今的社會(huì)環(huán)境下，能源日趨緊張，自然資源被人類(lèi)過(guò)渡開(kāi)發(fā)。上述的發(fā)電方式越來(lái)越不能滿(mǎn)足人們對(duì)能源的需求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用排水抽真空的引力方式來(lái)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電的裝置。為了完成本實(shí)用新型的發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案本實(shí)用新型的一種水動(dòng)能轉(zhuǎn)換超音速風(fēng)力發(fā)電的裝置，它包括發(fā)電機(jī)，第一容箱、第二容箱、第三容箱和第四容箱，發(fā)電機(jī)中裝有葉輪，葉輪將發(fā)電機(jī)的內(nèi)部分成第一葉輪腔室、第二葉輪腔室、第三葉輪腔室和第四葉輪腔室，其中第一葉輪腔室、第二葉輪腔室、第三葉輪腔室和第四葉輪腔室分別循環(huán)通過(guò)第一進(jìn)氣閥、第二進(jìn)氣閥、第三進(jìn)氣閥和第四進(jìn)氣閥與第一容箱、第二容箱、第三容箱和第四容箱相連，在第一容箱、第二容箱、第三容箱和第四容箱上分別裝有第一進(jìn)水閥和、第二進(jìn)水閥、第三進(jìn)水閥和第四進(jìn)水閥，在第一容箱、第二容箱、第三容箱和第四容箱上分別開(kāi)有第一出氣閥、第二出氣閥、第三出氣閥和第四出氣閥。第一容箱、第二容箱、第三容箱和第四容箱分別通過(guò)管道與第一出水閥、第二出水閥、第三出水閥和第四出水閥相連，第一出水閥、第二出水閥第三出水閥和第四出水閥至少低于第一容箱、第二容箱、第三容箱和第四容箱的最低水面垂直距離6米；本實(shí)用新型的一種水動(dòng)能轉(zhuǎn)換超音速風(fēng)力發(fā)電的裝置，其中它還包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)，第一出水閥、第二出水閥、第三出水閥和第四出水閥、第一進(jìn)氣閥、第二進(jìn)氣閥、第三進(jìn)氣閥、第四進(jìn)氣閥、第一出氣閥、第二出氣閥、第三出氣閥、第四出氣閥、第一進(jìn)水閥、第二進(jìn)水閥、第三進(jìn)水閥和第四進(jìn)水閥分別與計(jì)算機(jī)電連接；本實(shí)用新型的一種水動(dòng)能轉(zhuǎn)換超音速風(fēng)力發(fā)電的裝置，其中第一容箱、第二容箱、第三容箱和第四容箱為長(zhǎng)度及寬度分別不低于50m的正方形結(jié)構(gòu)，它們的內(nèi)空間高度不低于2m，它們是由厚度為5mm的鋼板焊接成的，其總?cè)莘e不低于20000立方米。本實(shí)用新型是選擇水源豐富落差大的河流，通過(guò)圍堰抬高水位并且構(gòu)建一排封閉式儲(chǔ)水連通器。連通器的使用是按照空間對(duì)流原理，用水柱重力勢(shì)能排水抽真空的方式制造容箱空間壓差和大氣壓對(duì)流。兩大流體在對(duì)流的過(guò)程中受管徑截面積的比例限制，容箱里必然產(chǎn)生低壓現(xiàn)象，壓差越大越接近真空值，大氣壓流速就越快，大氣壓有了流速就形成了風(fēng)和風(fēng)能。本圖結(jié)構(gòu)是在水力發(fā)電方面從新思路，將水資源的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換成超音速風(fēng)力動(dòng)能，形成以真空引力傳動(dòng)的發(fā)電模式，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，充分發(fā)揮水資源的利用效率。

圖1為本實(shí)用新型的一種水動(dòng)能轉(zhuǎn)換超音速風(fēng)力發(fā)電的裝置的連接關(guān)系的示意圖；圖2為發(fā)電機(jī)葉輪的放大的示意圖。在圖1和圖2中，標(biāo)號(hào)1為發(fā)電機(jī)；標(biāo)號(hào)2為第一容箱；標(biāo)號(hào)3為第一進(jìn)水閥；標(biāo)號(hào) 4為進(jìn)氣閥；標(biāo)號(hào)5為第二容箱；標(biāo)號(hào)6為第二進(jìn)水閥；標(biāo)號(hào)7為第二進(jìn)氣閥；標(biāo)號(hào)8為第三容箱；標(biāo)號(hào)9為第三進(jìn)水閥；標(biāo)號(hào)10為第三進(jìn)氣閥；標(biāo)號(hào)11為第四容箱；標(biāo)號(hào)12為第四進(jìn)水閥；標(biāo)號(hào)13為第四進(jìn)氣閥；標(biāo)號(hào)14為計(jì)算機(jī)；標(biāo)號(hào)15為第一出水閥；標(biāo)號(hào)16為第二出水閥；標(biāo)號(hào)17為第三出水閥；標(biāo)號(hào)18為第四出水閥；標(biāo)號(hào)19為第一出氣閥；標(biāo)號(hào)20為第二出氣閥；標(biāo)號(hào)21為第三出氣閥；標(biāo)號(hào)22為第四出氣閥；標(biāo)號(hào)23為葉輪；標(biāo)號(hào)M為第一葉輪腔室；標(biāo)號(hào)25為第二葉輪腔室；標(biāo)號(hào)沈?yàn)榈谌~輪腔室；標(biāo)號(hào)27為第四葉輪腔室。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)用新型的一種水動(dòng)能轉(zhuǎn)換超音速風(fēng)力發(fā)電的裝置包括發(fā)電機(jī)1，第一容箱2、第二容箱5、第三容箱8、第四容箱11和計(jì)算機(jī)14。發(fā)電機(jī)1中裝有葉輪 23，葉輪23將發(fā)電機(jī)1的內(nèi)部分成第一葉輪腔室對(duì)、第二葉輪腔室25、第三葉輪腔室沈和第四葉輪腔室27，第一葉輪腔室M、第二葉輪腔室25、第三葉輪腔室沈和第四葉輪腔室27 分別循環(huán)通過(guò)第一進(jìn)氣閥4、第二進(jìn)氣閥7、第三進(jìn)氣閥10和第四進(jìn)氣閥13與第一容箱2、 第二容箱5、第三容箱8和第四容箱11相連，在第一容箱2、第二容箱5、第三容箱8和第四容箱11上分別裝有第一進(jìn)水閥3和、第二進(jìn)水閥6、第三進(jìn)水閥9和第四進(jìn)水閥12，在第一容箱2、第二容箱5、第三容箱8和第四容箱11上分別開(kāi)有第一出氣閥19、第二出氣閥20、 第三出氣閥21和第四出氣閥22，第一容箱2、第二容箱5、第三容箱8和第四容箱11分別通過(guò)管道與第一出水閥15、第二出水閥16、第三出水閥17和第四出水閥18相連，第一出水閥 15、第二出水閥16、第三出水閥17和第四出水閥18低于第一容箱2、第二容箱5、第三容箱 8和第四容箱11的最低水面垂直距離6米。第一出水閥15、第二出水閥16、第三出水閥17和第四出水閥18、第一進(jìn)氣閥4、第二進(jìn)氣閥7、第三進(jìn)氣閥10、第四進(jìn)氣閥13、第一出氣閥19、第二出氣閥20、第三出氣閥21、 第四出氣閥22、第一進(jìn)水閥3、第二進(jìn)水閥6、第三進(jìn)水閥9和第四進(jìn)水閥12分別與計(jì)算機(jī) 14電連接。第一容箱2、第二容箱5、第三容箱8和第四容箱11為長(zhǎng)度及寬度分別不低于50m 的正方形結(jié)構(gòu)，它們的內(nèi)空間高度不低于2m，它們是由厚度為5mm的鋼板焊接成的，其總?cè)莘e不低于20000立方米。實(shí)施例以4個(gè)容箱為例對(duì)實(shí)用新型進(jìn)行描述，實(shí)際上容箱的個(gè)數(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。以下詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的原理真空引力漩渦連通器的作用是將水柱重力勢(shì)能以排水抽真空的方式轉(zhuǎn)換成超音速風(fēng)壓動(dòng)能，根據(jù)760mm汞柱的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓理論深入探討，結(jié)合河流涵洞排水過(guò)急時(shí)出現(xiàn)真空引力漩渦流現(xiàn)象推理，以760mm汞柱換算10. 336m真空引力漩渦空間，真空引力漩渦的入水深度是隨容箱里大氣壓作用在真空之間的壓力增大而加深。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 1013251 1000001 的大氣壓強(qiáng)對(duì)應(yīng)10. 336m真空引力漩渦流，也就是壓力每達(dá)到約 10000 壓強(qiáng)作用的時(shí)侯，真空引力漩渦流入水深度也要達(dá)到1. 0336m深度。大氣壓作用在真空之間的壓力達(dá)到約20000 壓強(qiáng)的時(shí)候，真空引力漩渦流入水深度也要達(dá)到2. 0672m 深度。大氣壓作用在真空之間的壓力達(dá)到約30000 壓強(qiáng)的時(shí)候，真空引力漩渦流入水深度也要達(dá)到3. 1008m深度。以此類(lèi)推，容箱里隨著排水量的增大，排水口和進(jìn)氣孔對(duì)流口徑比值超過(guò)極限時(shí)，這時(shí)候的真空引力漩渦將入水達(dá)到10. 336m深度，水柱漩渦中心的空間里引力接近真空狀態(tài)。風(fēng)壓速度根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的密度換算理論，按照能量守恒定律，將水密度和空氣密度的比值定義為風(fēng)壓速度概念，真空引力牽引風(fēng)壓的速度與風(fēng)壓的密度成反比，風(fēng)壓的密度越小，風(fēng)壓的速度越快。因?yàn)樗涂諝舛紝儆诹黧w，可以將其密度比值定義為速度概念作為理論依據(jù)。超音速流動(dòng)的風(fēng)壓屬于超強(qiáng)冷空氣性質(zhì)，實(shí)際密度應(yīng)該在1. 234kg/m3 1. 23^g/m3之間，按照常溫水密度以1000kg/m3和超強(qiáng)冷空氣的密度以1. 234kg/m3的比值 810倍，就是真空引力漩渦入水達(dá)到10. 336m深度時(shí)，風(fēng)壓對(duì)流中心最快流速大約是810m/ s.由于大氣黏度性質(zhì)，大氣壓在對(duì)流的過(guò)程中受到的阻力越大，中心速與邊緣速差越大，按照邊緣初速度以零為起點(diǎn)和中心最大速度取平均速度，中心速的i就是平均速，風(fēng)壓動(dòng)能的平均速度大約是405m/s.由于水和空氣的溫度和濕度是隨著自然氣候的變量，兩大流體的密度比值也隨著水的溫度和空氣濕度的變化而改變。因此，風(fēng)壓的速度不能精確確定。風(fēng)壓質(zhì)量超音速風(fēng)壓的能量來(lái)自水柱抽真空的方式，以連通器為設(shè)備制造容箱空間低壓區(qū)域，為大氣壓向低壓區(qū)域移動(dòng)提供場(chǎng)所，目的是使風(fēng)壓以質(zhì)量為基礎(chǔ)發(fā)揮速度效率，因此抽真空比值要圍繞風(fēng)壓質(zhì)量和速度相互進(jìn)行，盡力做到動(dòng)能轉(zhuǎn)換最大化的效果。 根據(jù)對(duì)流空間體積守恒原理，風(fēng)壓對(duì)流體積和真空體積相加就是排水量，如果容箱空間里真空占有的空間大于風(fēng)壓空間，真空和大氣壓之間的壓差就增大，風(fēng)壓質(zhì)量就相對(duì)減少。真空占有的空間小于風(fēng)壓空間，真空和大氣壓之間的壓差就減小，風(fēng)力速度相對(duì)降低。按照空間體積平均分配法，真空引力空間和風(fēng)壓空間以1 1比例相互對(duì)應(yīng)能量才能完全轉(zhuǎn)化，也就是動(dòng)能轉(zhuǎn)換最大化的時(shí)候，每2m3水可以轉(zhuǎn)換Im3風(fēng)壓，另外Im3空間是真空引力場(chǎng)提供動(dòng)能必須的真空區(qū)域。確定了風(fēng)壓空間的體積和空氣密度的乘積就是風(fēng)壓的質(zhì)量概念，也就是風(fēng)輪機(jī)每秒通過(guò)的風(fēng)壓總量。可以得出結(jié)論每秒排水量的一半和空氣密度的乘積就是風(fēng)壓質(zhì)量。能量守恒定律的應(yīng)用①重力勢(shì)能按照動(dòng)能轉(zhuǎn)換最大化為目標(biāo)，容箱里只能取半真空約50662Pa的壓力才是最佳狀態(tài)。因此水柱漩渦雖然入水要達(dá)到10. 336m深度，實(shí)際主動(dòng)能壓高只需要水柱漩渦深度的一半就可以滿(mǎn)足10. 336m真空引力漩渦的臨界壓力，也就是主動(dòng)能水柱只有 5. 168m壓力高度的時(shí)候，排水是相對(duì)靜止的，5. 168m壓高就是水柱重力勢(shì)能壓力高度。運(yùn)用重力勢(shì)能公式E = mgh,當(dāng)能量轉(zhuǎn)換最大化的時(shí)候，h = 5. 168m ；②風(fēng)壓動(dòng)能明確了風(fēng)壓的平均速度約405m/s和風(fēng)壓在每秒鐘流過(guò)的總質(zhì)量的定義每秒排水量的一半和空氣密度的乘積就是風(fēng)壓質(zhì)量，也就是每秒排出2m3水轉(zhuǎn)換Im3風(fēng)壓，以超強(qiáng)冷空氣密度1. 234kg/m3計(jì)算風(fēng)壓質(zhì)量的概念，就可以引用氣體動(dòng)能公式E = 計(jì)算動(dòng)能了。例如以72m3水可以轉(zhuǎn)換36m3風(fēng)壓，以超強(qiáng)冷空氣的密度1. 234kg/m3計(jì)算風(fēng)壓質(zhì)量m = 44. 424kg.風(fēng)壓平均速度ν = 405m/s.水柱重力勢(shì)能高度h = 5. 168m.以重力勢(shì)
1 1
能公式E = mgh, 72000kgX 9. 8X5. 168m = 3646540. 8J。以風(fēng)壓動(dòng)能公式E=^wv2，$ X
44. 424kgX4052 =3643323. 3J。傳統(tǒng)的水力發(fā)電利用的是水力落差勢(shì)能公式，超音速風(fēng)力發(fā)
電利用的是氣體動(dòng)能公式，理論依據(jù)就是能量守恒定律的運(yùn)用E=mgh=|mv2，計(jì)算所得的水
柱勢(shì)能3646M0. 8J和風(fēng)壓動(dòng)能3643323. 3J的數(shù)據(jù)誤差的原因是受到兩大流體在各地區(qū)自然環(huán)境溫度之間的變化和空氣濕度關(guān)系的影響。連通器的制作連通器就是儲(chǔ)水的封閉式容箱，由鋼板及鋼結(jié)構(gòu)框架制作。需要結(jié)合河道落差高度和流量的多少靈活設(shè)計(jì)，這里根據(jù)圖示作為理論模型描述。①容箱結(jié)構(gòu)與風(fēng)壓發(fā)電機(jī)的關(guān)系容箱的材料采用5mm厚度的鋼板，容箱按照長(zhǎng)度及寬度分別不低于IOOm的正方形結(jié)構(gòu)，容箱內(nèi)空間按照an高度，容積不低于20000立方米。容箱的內(nèi)空間結(jié)構(gòu)采用6mm角鋼材料制作框架支柱，角鋼立柱跨距按照3mX3m的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。要求鋼板墻體焊接絕對(duì)密封，整體結(jié)構(gòu)連接牢固。由于這種方法屬于低壓做功模式， 選用5mm的鋼板6mm的角鋼和!MX : 跨距的鋼結(jié)構(gòu)組合應(yīng)該有很高的安全系數(shù)。以容箱中心為標(biāo)準(zhǔn)，用同樣厚度的鋼板墻體平均分隔成四個(gè)小容箱，每個(gè)小容箱在中心交點(diǎn)處各開(kāi)有進(jìn)氣孔，分別安裝閥門(mén)控制進(jìn)氣流量，便于風(fēng)壓流量循環(huán)切換可持續(xù)做功。風(fēng)壓發(fā)電機(jī)就安裝在四個(gè)小容箱的中心交點(diǎn)處。②進(jìn)水儲(chǔ)能部分每個(gè)小容箱在側(cè)壁分別開(kāi)有進(jìn)水口，在頂部分別開(kāi)有進(jìn)水換氣口，有利于容箱在儲(chǔ)水的過(guò)程中保持空間對(duì)流通暢，每個(gè)進(jìn)水口和進(jìn)水換氣口分別安裝閥門(mén)控制流量，進(jìn)水速度以不妨礙容箱循環(huán)利用為標(biāo)準(zhǔn)。③容箱底部排水部分按照U型水柱結(jié)構(gòu)，垂直斜坡地面10. 336m深度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，迎合760mm汞柱的大氣壓理論比較容易理解，(實(shí)際施工中不需要U型管道，在每個(gè)小容箱的底部布置安裝相應(yīng)流量的排水管道，管道就沿著山區(qū)地勢(shì)的斜坡地面往下游延伸到設(shè)定的水位落差高度，之所以要布置斜坡管道是為水柱漩渦提供足夠的長(zhǎng)度空間的同時(shí)爭(zhēng)取有限的水位落差高度，出水口安裝閥門(mén)控制排水量)。U型水柱的一端分別連接在小容箱的底部，U型管道的出水端略高于下游水面的河床，保證排出的水能夠及時(shí)流走就可以了。 由于容箱底部排水管的水平位置高于排水口的水平位置，排水壓力低流速相對(duì)慢，要根據(jù)各部位的壓高計(jì)算流速才能確定排水管徑，適當(dāng)放大排水管徑才能不影響排水流速。U型管道從容箱底部到排水口的高度最少不低于5. 168m相對(duì)靜止壓高，適當(dāng)增加高度就可以加快排水流速，出水口安裝閥門(mén)控制排水量。④閥門(mén)閥門(mén)的工藝要求相當(dāng)精密，即能快速開(kāi)合，又要保證絕對(duì)密封。市場(chǎng)上可能沒(méi)有這種大排量的快捷閥門(mén)，需要制作配套的閥門(mén)使用才比較方便。閥門(mén)的制作可以選用兩根內(nèi)口徑和外口徑緊密接合的圓筒套管，做成中空對(duì)流式閥門(mén)。一根套管緊固在構(gòu)件上，另一根套管安裝電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)套管齒輪可以快速轉(zhuǎn)動(dòng)。使用的時(shí)候只需要啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)套管到90°的時(shí)候就可以達(dá)到完全開(kāi)合的閥門(mén)作用。[0029]連通器的工作原理就是利用對(duì)流原理。①排水流速當(dāng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換最大化的時(shí)候，連通器底部排水柱必須要產(chǎn)生10. 336m 的真空漩渦，10. 336m真空漩渦的一半的能量也就是5. 168m壓高的水勢(shì)重力在做功狀態(tài)， 排水相對(duì)靜止。排水柱設(shè)定的壓高必須減去5. 168m做功壓高之后才是排水流速的動(dòng)能壓力，當(dāng)容箱上水口到排水口壓高假設(shè)為IOm壓高的時(shí)候，10m-5. 168m = 4. 83^1，容箱上水面到排水口 IOm的壓高就只有4. 83 !壓高屬于排水流速的動(dòng)能。排水柱是以整體落差高度計(jì)算能量的，增大排水管徑到不阻礙排水流量的狀態(tài)，排水流速就相當(dāng)于自由下落的物體，
可以引用自由落體公式山=^gt2，以4. 832m壓高的排水動(dòng)能計(jì)算，流速約4. 9m/s,也就是
剛開(kāi)啟排水閥門(mén)的時(shí)候，排水流速就是4. 9m/s.由于排水壓力越低，排水流速越慢，風(fēng)壓動(dòng)能不能平穩(wěn)轉(zhuǎn)換，需要設(shè)定固定的壓力才能保持風(fēng)壓動(dòng)能的平穩(wěn)運(yùn)行。容箱內(nèi)空間初步設(shè)定an高度，也就相當(dāng)于容箱的自由行程最大可以設(shè)定an高度。按照初始排水壓高4. 832m 減去自由行程2m，保底壓高就是2. 832m,初始排水壓高4. 832m加上保底壓高2. 832m的平均壓高就是3. 832m.以3. 832m的壓高計(jì)算排水流速，可以得出容箱在半真空約50662 壓力狀態(tài)的時(shí)候平均排水流速約4. 3m/s.推理計(jì)算有誤差，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整壓高或者調(diào)整排水管徑就可以穩(wěn)定排水量。②運(yùn)行流程首先是儲(chǔ)能關(guān)閉容箱排水閥門(mén)和風(fēng)輪機(jī)的進(jìn)氣閥門(mén)，開(kāi)啟容箱進(jìn)水閥門(mén)和進(jìn)水換氣閥門(mén)，保持儲(chǔ)水快速通暢，儲(chǔ)滿(mǎn)水源后關(guān)畢閥門(mén)保存水勢(shì)重力，確定閥門(mén)不滲漏。③降壓?jiǎn)?dòng)第一組連通器，初步設(shè)定容箱上水面到排水口約IOm水位壓力，開(kāi)啟閥門(mén)排水大約需要2. Is時(shí)間，容箱壓力就可以降到半真空狀態(tài)的時(shí)候，然后將第一容箱與風(fēng)輪機(jī)連接的進(jìn)氣閥門(mén)開(kāi)啟，就進(jìn)入對(duì)流運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)定的水位壓力高度初步定為10m，其中包含5. 168m主動(dòng)能壓高和4. 832m排水流速助力壓高。按照4. 832m排水壓力高度計(jì)算
流速，根據(jù)自由落體公式Α=-織2，h = 4. 832m, t = 0. 99s，因此4. 83 !壓高的排水流速約
4. 8m/s。10. 336m水柱漩渦就相當(dāng)于10. 336m高度的物體以4. 8m/s的下落速度計(jì)算，約需 2. 1秒的時(shí)間就可以完成下落過(guò)程。也就是說(shuō)，當(dāng)水柱壓力設(shè)在IOm高度的時(shí)候，約需要2. 1 秒的時(shí)間水柱里的真空漩渦就可以達(dá)到10. 336m.真空壓力可以達(dá)到約50662Pa與5. 168m 的水柱重力勢(shì)能相對(duì)應(yīng)。④運(yùn)行容箱的容積高度初步設(shè)為2m，就相當(dāng)于排水行程可以設(shè)為an。根據(jù)排水口徑和進(jìn)氣口徑截面比值計(jì)算，設(shè)定二組連通器同時(shí)排水轉(zhuǎn)換的風(fēng)壓動(dòng)能才夠牽引風(fēng)輪機(jī)達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速的能量。an高度的容箱水量假設(shè)20min排水完畢，第一組連通器只需要排水 IOmin時(shí)間，開(kāi)啟第二組連通器工作，程序和開(kāi)啟第一組連通器的過(guò)程一樣，需要提前2. Is 時(shí)間啟動(dòng)第二組連通器進(jìn)行排水到容箱壓力降到半真空狀態(tài)，然后開(kāi)啟第二組連通器的進(jìn)氣閥門(mén)，第二組連通器也進(jìn)入了對(duì)流做功狀態(tài)，這時(shí)候就有第一和第二兩組連通器同時(shí)排水，排水量轉(zhuǎn)換的風(fēng)壓流量完全按照設(shè)定的數(shù)據(jù)工作。只需要再次排水lOmin，第一組容箱水位將要排水到保底壓力線(xiàn)，提前2. Is時(shí)間開(kāi)啟第三組連通器進(jìn)行排水到容箱壓力降到半真空狀態(tài)，接替第一組連通器的工作程序，開(kāi)啟第三組連通器的進(jìn)氣閥門(mén)同時(shí)關(guān)閉第一組連通器的進(jìn)氣閥門(mén)，這時(shí)候就是第二和第三兩組連通器同時(shí)做功。排水IOmin后，第二組容箱水位也將要排水到保底壓力線(xiàn)，提前2. Is時(shí)間開(kāi)啟第四組連通器進(jìn)行排水到容箱降到半真空狀態(tài)，接替第二組連通器的工作程序，開(kāi)啟第四組連通器的進(jìn)氣閥門(mén)同時(shí)關(guān)閉第二組連通器的進(jìn)氣閥門(mén)，這時(shí)候就是第三和第四兩組連通器同時(shí)做功。⑤循環(huán)排空的容箱要在IOmin之內(nèi)，依次恢復(fù)程序，及時(shí)補(bǔ)充水源，保存水勢(shì)重力，重新做好儲(chǔ)能工作，進(jìn)行下輪循環(huán)做功。以此類(lèi)推，循環(huán)往復(fù)。⑥水資源能量損耗由于容箱每次啟動(dòng)都需要一定的時(shí)間進(jìn)行排水降壓，設(shè)定的排水壓高不等所需的降壓時(shí)間也不等，容箱的容積越大，啟動(dòng)降壓的次數(shù)越少能量的耗損也就越小，容箱在每次降壓的時(shí)間里排出的水量和容箱容積的排水比值就是連通器進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的損耗。例如每個(gè)小容箱設(shè)定排出IOOOOm3水做功，在IOm壓高的降壓作用下，大約在2s時(shí)間的降壓過(guò)程里，假如排水設(shè)定5m3/S，這個(gè)連通器的能量損耗是0. 001.假如設(shè)定排水50m3/S，這個(gè)連通器的能量損耗就是0. 01.因此，連通器制造成本直接影響到水資源的利用效率。風(fēng)壓發(fā)電機(jī)的制作超音速風(fēng)壓屬于超強(qiáng)冷空氣性質(zhì)，是隨著自然溫度變化的流動(dòng)氣體，能使高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)輪機(jī)自然冷卻的功能，使用非常方便，可以附著在轉(zhuǎn)子的任何部位做功。發(fā)電機(jī)的構(gòu)造主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，原動(dòng)機(jī)既可以由軸心旋轉(zhuǎn)，也可以由軸套旋轉(zhuǎn)。因此，風(fēng)輪機(jī)可以設(shè)計(jì)成軸心內(nèi)流式風(fēng)壓轉(zhuǎn)子和軸套內(nèi)流式風(fēng)壓轉(zhuǎn)子。由于超音速風(fēng)壓動(dòng)能的中心最快速要達(dá)到約810m/s，以動(dòng)能轉(zhuǎn)換最大化為目標(biāo)，要使810m/s的風(fēng)速?lài)@轉(zhuǎn)子內(nèi)流通道走完全部行程才能將風(fēng)能完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。根據(jù)50Hz發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算，風(fēng)壓的最大流速810m/s和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速3000r/min的比值，810m/s + 50r/s = 16. 2m. 計(jì)算得出轉(zhuǎn)子內(nèi)流通道的行程是16. 2m，就是風(fēng)輪機(jī)內(nèi)流風(fēng)壓通道側(cè)面展開(kāi)圖的兩個(gè)對(duì)角端點(diǎn)的長(zhǎng)度?？梢杂弥苯侨切喂垂啥ɡ砝斫?，將16. an行程定義為直角三角形的一條斜邊，轉(zhuǎn)子圓周長(zhǎng)是一條直角邊，設(shè)定轉(zhuǎn)子風(fēng)壓通道的半徑，就可以計(jì)算出直角三角形的第三條邊就是風(fēng)壓轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度。①軸套內(nèi)流式風(fēng)壓轉(zhuǎn)子將兩截口徑不等的同心套筒套在一起，中間保留相應(yīng)的氣流間隙，就是圓環(huán)風(fēng)壓內(nèi)流通道，在圓環(huán)套筒夾層間隙里鑄成若干支路的方形通道，按照風(fēng)壓最快流速要走完每路通管長(zhǎng)度16. 2m的行程才能將風(fēng)能最大化轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的概念， 16. 2m的行程也就是風(fēng)壓通道進(jìn)氣端到出氣端的圓周長(zhǎng)度，要在套筒夾層的間隙里最少布置一個(gè)圓周，運(yùn)用勾股定理，設(shè)定風(fēng)壓轉(zhuǎn)子的半徑就可以求出轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度了。這種以軸套旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子不受超大風(fēng)壓流量的限制，轉(zhuǎn)換的能量可以滿(mǎn)足大中型發(fā)電機(jī)使用。②轉(zhuǎn)子質(zhì)量的計(jì)算風(fēng)壓的流量是根據(jù)排水量轉(zhuǎn)換來(lái)的，按照每2m3水轉(zhuǎn)換Im3風(fēng)壓，以超強(qiáng)冷空氣密度1. 234kg/m3計(jì)算大氣質(zhì)量；以平均流速405m/s計(jì)算風(fēng)壓動(dòng)能。超音速風(fēng)壓的動(dòng)能是提供風(fēng)輪發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力，確定了轉(zhuǎn)子的做功半徑和發(fā)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，就可以根據(jù)牛頓第二定律物體的加速度跟作用力(作用力F=風(fēng)壓動(dòng)能)成正比，跟物體的質(zhì)量成反比。根據(jù)向心力公式F = mrco2，運(yùn)用向心力公式求出風(fēng)輪機(jī)的質(zhì)量m.運(yùn)用勾股定理求出轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度，風(fēng)壓發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量和長(zhǎng)度求出來(lái)了，模型就可以根據(jù)排水量的多少靈活設(shè)計(jì)?？偨Y(jié)以上推理，可以計(jì)算出大約需要72m3水和約IOm落差可以轉(zhuǎn)換1度電的能量。IOm落差包括an容箱儲(chǔ)能高度，2. 83 !最低排水壓力高度，5. 168m主動(dòng)能臨界壓力高度，其中容箱高度和排水壓力高度可以根據(jù)成本核算任意調(diào)整。如果降低容箱高度和排水壓力高度，增大排水口徑，能量的利用率就更大。這種發(fā)電模式投入成本低，使用地域廣，可以利用連通器優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮地理優(yōu)勢(shì)，只需要往下游延伸排水管道就可以爭(zhēng)取到水位落差高度。如果設(shè)計(jì)階梯型連通器做功模式，將上層容箱排水管口直接排到下層容箱進(jìn)行二次做功，充分利用水資源的落差高度，發(fā)電效率做到70%也有可能，在很多方面優(yōu)點(diǎn)都可以超越傳統(tǒng)水力發(fā)電模式。以上描述是根據(jù)自然客觀(guān)規(guī)律和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的理論推測(cè)，按照能量守恒定律及物理勢(shì)能公式和動(dòng)能公式相互轉(zhuǎn)換的理論，其中蘊(yùn)藏清潔高效的可再生能源不容忽視。 以上描述是對(duì)本實(shí)用新型的解釋?zhuān)皇菍?duì)本實(shí)用新型的限定，本實(shí)用新型所限定的范圍參見(jiàn)權(quán)利要求，在不違背本實(shí)用新型的精神的情況下，本實(shí)用新型可以作任何形式的修改。
權(quán)利要求1.一種水動(dòng)能轉(zhuǎn)換超音速風(fēng)力發(fā)電的裝置，它包括發(fā)電機(jī)(1)，第一容箱O)、第二容箱(5)、第三容箱⑶和第四容箱(11)，發(fā)電機(jī)⑴中裝有葉輪03)，葉輪03)將發(fā)電機(jī)(1)的內(nèi)部分成第一葉輪腔室(M)、第二葉輪腔室(25)、第三葉輪腔室06)和第四葉輪腔室(27)，其特征在于第一葉輪腔室(M)、第二葉輪腔室(25)、第三葉輪腔室06)和第四葉輪腔室(XT)分別循環(huán)通過(guò)第一進(jìn)氣閥G)、第二進(jìn)氣閥(7)、第三進(jìn)氣閥(10)和第四進(jìn)氣閥(1 與第一容箱O)、第二容箱(5)、第三容箱(8)和第四容箱(11)相連，在第一容箱(2)、第二容箱( 、第三容箱(8)和第四容箱(11)上分別裝有第一進(jìn)水閥C3)和、第二進(jìn)水閥(6)、第三進(jìn)水閥(9)和第四進(jìn)水閥(12)，在第一容箱O)、第二容箱(5)、第三容箱(8) 和第四容箱(11)上分別開(kāi)有第一出氣閥(19)、第二出氣閥(20)、第三出氣閥和第四出氣閥(22)，第一容箱O)、第二容箱(5)、第三容箱(8)和第四容箱(11)分別通過(guò)管道與第一出水閥(15)、第二出水閥(16)、第三出水閥(17)和第四出水閥(18)相連，第一出水閥 (15)、第二出水閥(16)、第三出水閥(17)和第四出水閥(18)至少低于第一容箱O)、第二容箱(5)、第三容箱(8)和第四容箱(11)的最低水面垂直距離6米。
2.如權(quán)利要求1所述的一種水動(dòng)能轉(zhuǎn)換超音速風(fēng)力發(fā)電的裝置，其特征在于它還包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)(14)，第一出水閥(15)、第二出水閥(16)、第三出水閥(17)和第四出水閥(18)、第一進(jìn)氣閥G)、第二進(jìn)氣閥(7)、第三進(jìn)氣閥(10)、第四進(jìn)氣閥(13)、第一出氣閥(19)、第二出氣閥(20)、第三出氣閥(21)、第四出氣閥(22)、第一進(jìn)水閥(3)、第二進(jìn)水閥 (6)、第三進(jìn)水閥(9)和第四進(jìn)水閥(12)分別與計(jì)算機(jī)(14)電連接。
3.如權(quán)利要求2所述的一種水動(dòng)能轉(zhuǎn)換超音速風(fēng)力發(fā)電的裝置，其特征在于第一容箱O)、第二容箱(5)、第三容箱(8)和第四容箱(11)為長(zhǎng)度及寬度分別不低于50m的正方形結(jié)構(gòu)，它們的內(nèi)空間高度不低于2m，它們是由厚度為5mm的鋼板焊接成的，其總?cè)莘e不低于20000立方米。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型的一種水動(dòng)能轉(zhuǎn)換超音速風(fēng)力發(fā)電的裝置，它包括發(fā)電機(jī)，第一容箱、第二容箱、第三容箱和第四容箱，發(fā)電機(jī)中裝有葉輪，葉輪將發(fā)電機(jī)的內(nèi)部分成第一葉輪腔室、第二葉輪腔室、第三葉輪腔室和第四葉輪腔室，第一葉輪腔室、第二葉輪腔室、第三葉輪腔室和第四葉輪腔室分別循環(huán)通過(guò)第一進(jìn)氣閥、第二進(jìn)氣閥、第三進(jìn)氣閥和第四進(jìn)氣閥與第一容箱、第二容箱、第三容箱和第四容箱相連，在每個(gè)容箱上分別裝有進(jìn)水閥、出氣閥，容箱分別通過(guò)管道與出水閥相連，出水閥至少低于容箱的最低水面垂直距離6米，本實(shí)用新型將水資源的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換成超音速風(fēng)力動(dòng)能，形成以真空引力傳動(dòng)的發(fā)電模式，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，充分提高水資源的利用效率。
文檔編號(hào)F03D9/00GK202023679SQ201120086940
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者彭劉勝 申請(qǐng)人:彭劉勝