一种利用洋流流速差加大水力发电量的装备的制作方法

1.本发明涉及一种用于洋流水力发电中利用流速差生成稳定涡流加大水流装备，属于曲线导管技术领域。


背景技术：

2.目前，为了提高洋流水利发电效率，大多应用下述定理：
3.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。
4.流体流速差时，流速大的地方压力小，流速小的地方压力大。
5.当表面突出时，流管较细，流速加快，压力降低。
6.根据上述两原理，当水流通过特定的带边曲线扩张管时，在带边曲线扩张管的边沿形成漩涡，此漩涡使曲线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，可以得到很大的增速效果，这与飞机机翼利用空气流速差产生的上升力是同样原理。
7.据发明人介绍，在应用曲线扩张管在水下利用洋流发电时，虽然曲线扩张管在理论上可以形成涡流，从而达到增速。但是，由于曲线扩张管在工作中，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。
8.从上述曲线扩张管的进水口和出水口的腔径不同，导致在尾流区形成漩涡，对导流装备内的流体产生抽吸作用，提高水平轴洋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。
9.因此，实际使用中，需要一种聚集洋流，生成稳定涡流的装备。


技术实现要素：

10.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备。
11.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备，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。
12.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。
13.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。
14.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。
15.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。
16.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。
17.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备自动摆正，顺应水流方向的作用。
附图说明
18.下面结合附图对本发明作进一步说明：
19.图1是本发明实施例一的水力发电装备整体结构示意图。
20.图2是本发明实施例二的水力发电装备整体结构示意图。
21.图3是本发明实施例二的扩张管结构示意图。
22.附图说明：
23.图1：1
‑
套筒；2
‑
扩张管，2
‑1‑
入口、2
‑2‑
收缩段、2
‑3‑
喉部、2
‑4‑
扩散段、2
‑5‑
出口、2
‑6‑
第一凸缘片；3
‑
水轮；4
‑
水流增速腔，4
‑1‑
水流增速腔的入口、4
‑2‑
水流增速腔的出口。
24.图2和图3：1
‑
套筒，1
‑1‑
第二凸缘片；2
‑
扩张管，2
‑1‑
入口、2
‑2‑
收缩段、2
‑3‑
喉部、2
‑4‑
扩散段、2
‑5‑
出口、2
‑6‑
第一凸缘片、2
‑7‑
扩张管的长度、2
‑8‑
扩张管喉部至出口段的长度、2
‑9‑
第一凸缘片的高度、2
‑
10
‑
喉部的直径；3
‑
水轮；4
‑
水流增速腔，4
‑1‑
水流增速腔的入口、4
‑2‑
水流增速腔的出口。
具体实施方式
25.实施例一
26.本实施例的水力发电装备如图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。
27.实施例二
28.本实施例的水力发电装备是在实施例一基础上的改进，如图2和图3所示，改进之处在于：1)套筒1的后端安装有第二凸缘片1
‑
1；2)扩张管2的内壁为摆线曲线回转面，扩张管2的长度2
‑
7、喉部的直径2
‑
10和第一凸缘片的高度2
‑
9之比范围是0.37
‑
1.47∶1∶0.1
‑
0.2；扩张管喉部至出口段的长度2
‑
8与扩张管的长度2
‑
7之比为0.6∶1；3)喉部2
‑
3是一直线段，直线段安置有水轮3；4)水流增速腔4的出口4
‑
2处口径是第一凸缘片2
‑
6的外径的1.5
‑
2倍。

技术特征：
1.一种利用洋流水力发电装备，包括曲线性扩张管和安装在该曲线扩张管内的水轮，所述曲线扩张管包括进口、收缩段、喉部和扩散段，出口和安置在出口处的第一凸缘片，其特征在于：所述曲线扩张管外部有套筒，所述套筒的后端超出曲线扩张管的后端；所述套筒与所述曲线扩张管形成进口大、出口小的水流增速段；所述水流增速段的最窄处口径大于所述第一凸缘片的外径。2.如权利要求1所述的洋流水力发电装备，其特征在于：所述套筒的后端安装有第二凸缘片。3.如权利要求1所述洋流水力发电装备，其特征在于：所述曲线扩张管的内壁为摆线曲线回转面，所述曲线扩张管的长度、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；所述曲线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。4.如权利要求3所述洋流水力发电装备，其特征在于：所述水轮装于喉部。
技术总结
本发明是一种利用洋流水力发电装备，属于内外导管水流速差引起水流增速加大发电量的技术领域。该导管洋流水力发电装备包括曲线型扩张管和配置在该扩张管内的水轮，所述曲线型扩张管包括入口包括曲线收缩、喉部、扩散等段组成，出水口和安置在出水口附件的第一凸缘片，曲线扩张管外部有套筒，套筒的后端超出扩张管的后端；套筒与扩张曲线管形成进口大、出口小的流速增速段；水流增速段的最窄处口径大于所述第一凸缘片的外径。该流速差增大水流速度增加水力发电量的装备结构合理，可以稳定生成负压涡流的特性。成负压涡流的特性。成负压涡流的特性。


技术研发人员：季嘉泓
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2021.04.06
技术公布日：2021/6/29