[實(shí)用新型]具有收縮擴(kuò)張流道的并列分布排列式垂直軸水力、風(fēng)力機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020654714.1
• 申請日: 2010-12-13
• 公開（公告）號: CN201963456U
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃典貴;孫曉晶
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;F03B11/00;F03D9/00;F03D3/04
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種垂直軸水力、風(fēng)力機(jī)，特別是一種具有收縮擴(kuò)張流道的并列分布排列式水力、風(fēng)力裝置。

技術(shù)背景

與風(fēng)類似，湍流不停的江河水以及海洋中由于存在溫度、鹽度的不同或是風(fēng)的吹拂而引起的水平運(yùn)動(dòng)的海流同樣會(huì)產(chǎn)生巨大的能量從而也可被利用來發(fā)電。水流中的能量與其流速的平方和流量成正比，一般來說，最大流速在2米/秒以上的水道，其水流能均具有可開發(fā)利用的價(jià)值。而這樣的區(qū)域在地球上分布較為廣泛，因此水流能是一種非常豐富的可再生能源資源。據(jù)理論估算，全球海流能可高達(dá)5TW。近幾年來，海流能的利用得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，許多發(fā)達(dá)國家都投入巨額資金用于海流能的開發(fā)和海流能發(fā)電裝置的研制。尤其是在英國，全尺寸的海流能發(fā)電裝置已經(jīng)通過了海上測試并實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；_發(fā)海流能的時(shí)代即將到來。

我國海域中海流的流速多在每小時(shí)0.5海里，且流量變化不大，流向較為穩(wěn)定。如果以平均流量每秒100立方米計(jì)算，僅我國近海和沿岸海流的能量就可達(dá)到一億千瓦以上。其中遼寧、山東、浙江、福建和臺(tái)灣沿海的海流能較為豐富，不少水道的能量密度約為15~30kW/m²，如浙江的舟山群島的金塘、龜山和西候門水道，平均功率密度均在20kW/m²以上，而這些區(qū)域都為沿海較為發(fā)達(dá)地區(qū)，利用水流能（風(fēng)力）發(fā)電可為滿足這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)快速發(fā)展所需要的電力提供有力保障。

在某些區(qū)域，水流（風(fēng)）往往只有正反兩個(gè)方向。

當(dāng)水速（風(fēng)速）較小時(shí)，可能導(dǎo)致水力（風(fēng)力機(jī)）無法啟動(dòng)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提出一種具有收縮擴(kuò)張流道的并列分布排列式垂直軸水力、風(fēng)力機(jī)，這種裝置不但能夠最大程度地收集水流（風(fēng)）能，并利用擴(kuò)壓段，有效降低收縮擴(kuò)張流道中喉部處的壓力，提高水（風(fēng)）在流道喉部處的流動(dòng)速度，從而可進(jìn)一步提高垂直軸式渦輪機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：

一種具有收縮擴(kuò)張流道的并列分布排列式水力、風(fēng)力機(jī)，包括垂直軸升力型水力、風(fēng)力機(jī)及垂直于水平面的收縮擴(kuò)張流道，其特征在于有多個(gè)完全相同的水力、風(fēng)力機(jī)組單元排列分布，每個(gè)水力、風(fēng)力機(jī)組單元的渦輪機(jī)位于各自的收縮擴(kuò)張流道的喉部。

收縮擴(kuò)張流道的收縮比(進(jìn)口面積/喉部面積)為1.2~50，擴(kuò)張比(出口面積/喉部面積)?1.2~50。

上述擴(kuò)壓段，有效降低收縮擴(kuò)張流道喉部處的壓力，明顯提高流體在喉部處的流動(dòng)速度，從而可進(jìn)一步提高上述類型渦輪機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：渦輪機(jī)處在收縮擴(kuò)張流道的喉部。由于流道后部存在一個(gè)擴(kuò)壓段，該流道中水?（風(fēng)）的壓力一直低于周邊的環(huán)境壓力，在喉部處壓力為最低，只有在出口處壓力才恢復(fù)到環(huán)境壓力，因此，在喉部處對流體流動(dòng)的增速效果顯著。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型分布式垂直軸水（風(fēng)）力機(jī)的一個(gè)水平方向截面圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是:如圖1，在某一水（風(fēng)）道，該水力（風(fēng)力）機(jī)組采用3組半徑R為1-4米的垂直軸升力型水力（風(fēng)力）機(jī)（2）安裝于收縮擴(kuò)張流道（1）之中，收縮擴(kuò)張流道（1）固定安裝，垂直于水平面，其收縮比(進(jìn)口面積/喉部面積)為1.2-50，擴(kuò)張比(出口面積/喉部面積)為1.2-50，收縮擴(kuò)張流道的前部收縮段與后部擴(kuò)張段完全對稱布置，收縮擴(kuò)張流道長度取10-20米。