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我的高效利用低水头水能<叶片滚筒水轮机>

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水轮机由固定部分机体,旋转部分转子组成。转子由叶片、滚筒、挡板组成。固定在机体底部U形水道长与转子长度相同,弧度与转子旋转弧度相同,弧长等于两叶片之间连线弧长,作用与转子形成良好密封间隙,防止河水泄漏。
设河水横截面宽5米深0.2米流速每秒1米。水轮机叶片长5米宽0.2米,滚筒直径1米。把水轮机按装在河床上,因河水横截面与叶片相同河水推动转子转动顺利进入下游(图1)。对转子施加不转力,河水截流,蓄水与滚筒持平时蓄水高度1米。河水由上至下由小到大对滚简叶片产生压力,对滚筒压力方向指向中心不能做功经轴机体作用在河床上。对不在U形水道位置叶片压力或浮力因很小不计,对在U形水道位置叶片压力方向垂直于叶片与轴连线力臂L可以做功(图2))。己知蓄水高度1米,叶片面积1米²,水的密度1000千克/米³,重力加速度9.8米/秒²。蓄水高度1米河水对叶片压力是1米×1米²×1000千克/米³×9.8米/秒²=9.8千牛顿。相应减少控制转子力使河水推动叶片移动速度每秒1米,蓄水高度不变(图3用导流槽把流动河水与蓄水隔离),己知河水横截面1米²流速每秒1米,流量每秒1米³。己知1米³河水质量1000千克,落差高度1米,重力加速度9.8米/秒²。1米³河水落差高度1米重力势能是1000千克×1米×9.8米/秒²=9.8千焦耳。每秒1米³河水垂直降落1米通过水轮机说明每秒有9.8千焦耳水的重力势能一部分推动叶片做功转变为可利用动力,一部分沒有做功转变为出水动能。己知1米³河水流速每秒1米动能是1000千克×1/2×(1米/秒)²=500焦耳。用9.8千焦耳-500焦耳=9.3千焦耳是河水每秒推动叶片所做的功。由此功率是9.3千。用9.3千焦耳÷1米=9.3千牛顿是做功时河水对叶片压力。如果叶片不变增加滚筒直径蓄水高度,增加水的重力势能理论上全被转变为可利用动力。
滚筒貝有用料少结构强度高特点,把铁皮卷成滚筒用手挤压容易变形,在两端固定挡板强度增加,在周围固定相应数量叶片强度再次增强,叶片过长过宽容易变形在叶片间用隔板固定使叶片相互牵制。河水对长10米高1米拦河坝推力5吨,长度不变增加高度2米20吨、3米45吨、4米80吨、5米125吨。超强结构加现有的材质足可应对如此推力。.





IP属地:吉林来自Android客户端1楼2017-09-26 10:54回复
    需要强调,本水轮机转速越低,水的重力势能转化出水动能越低,效率越高。利用洪水淹没过荒滩,水头不过1至5米。自然水流流速低,流速在每秒1米左右,如过高,可通过加宽河面解决。总之,充分利用河水落差这点,现有水轮机无法比的。


    IP属地:吉林来自Android客户端7楼2017-09-30 06:57
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      本水轮机利用水重力势能对叶片施压,推动叶片做功符合力学理论。但是由于转子结构,在与蓄水相对运动时会出现拍击、浮力、涡流问题。一拍击、叶片旋转进入蓄水时,拍击蓄水。二浮力、在叶片没有完全浸没蓄水时,会形成三角空间,水对叶片产生浮力。三涡流、叶片在蓄水中旋转运动,在叶片上面形成低压区下面形成高压区,使蓄水由低压区吸入高压区排出形成涡流。建议解决方法如下,在叶片旋转进入蓄水前,叶片旋转90°,在叶片旋转进入U形水道前回旋90°,可防止拍击、浮力。安装导流槽把流动河水与蓄水隔离,防止涡流


      IP属地:吉林来自Android客户端10楼2017-11-23 16:26
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