Гравитационно-гидравлическая электростанция и способ получения электроэнергии

Гравитационно-гидравлическая электростанция и способ получения электроэнергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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;

S_a′-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 η_h);

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 S_a-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 S_a′-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 .

η_h - гидравлический КПД=0,8.

Числовой пример:

R=3 м; r=1 м; η_h=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);S_{a' - a'} - сечение на уровне верхней поверхности воронки; S_{a' - 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.