管道水力发电系统说明书(5)

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因此，水力机的实际水能利用系数Cp<0.593. 三、系统结构 （1）叶轮机：

图（3.1）是由水流的冲击及通过收敛工作叶片通道的加速的反作用驱动的叶轮。

水流对叶轮的做功情形：

水流过叶轮叶片通道的过程中，既然水流相对速度的大小和方向都发生了变化，水流必然受到了叶轮叶片所施加的作用力，与此同时，叶轮叶片也必然受到水流的反作用力。

如图（3.2）所示。水流以相对速度W冲击叶轮，假设相对速度大小不变而

仅速度方向转折时水流对叶片的作用力用F1表示；假设相对速度方向不变，而仅

速度大小增加时水流对叶片的作用力用F2表示；两力的合力就是水流对叶轮叶

片的反作用力R，再将此力沿圆周切向和轴向分解得到切向分力RU和轴向分力

Ra，其中轴向分力Ra受到约束，通过发动机轴承平衡，切向分力RU推动叶轮高速旋转。

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我们可以根据水流的实际大小而采用单级叶轮机或多级叶轮机带动发电机

发电。当水流比较大时，我们一般选用多级叶轮机，我们目前设计的叶轮机是二

（2）增速装臵：

图（3.4）、(3.5)是发电系统的增速装臵，增速装臵是为了提高发电机的转速，具体参数和传动比如下：

，图中所

画的只是单级叶轮机，而水流比较微小时我们选用单级叶轮机。

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齿轮的主要参数：m=2 Z1=68 Z2=17 Z2’=46 Z3=17 齿轮系的传动比：i

13

z2z317 17289

z1z2 68 463128

（3）发电机和整流器: 图（3.6）是我们所画的发电机效果图，图(3.7)是发电机整流原理图。 从图看出，和电刷A接触的导体永远位于 N极下，同样，和电刷B接触的导体永远位于S 极下。因此，电刷A始终有正极性，电刷B始终有负极性，所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。如果电枢上线圈数增多，并按照一定的规律把它们连接起来，可使脉振程度减小，就可获得直流电动势。、 （4）蓄电器：

蓄电器的作用是把发电机所发的电能储存起来，再通过逆变器把直流电转化

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（5）逆变器：

图（3.7）是逆变器，电能以直流电的形式畜存在蓄电器中，而我们的生活

（1）我们设计的管道发电系统不管是水平的还是竖直的都能适用。

（2）发电系统的叶轮机可以是单级叶轮机也可以是多级叶轮机，根据水流的大小而定，能适用于不同大小水流的管道，能够更有效的利用水能。

（3）我们发电机利用水的动能带动叶轮转动，水轮通过增速轮系链接发电机转轴使发电机高速转动，再用整流器把发电机输出的交流电转化成直流电输入在蓄电池中，最后，逆变器把蓄电池的电转化成交流电传输给用电器。该管道叶轮发电系统的主要部分是叶轮机，在叶轮机的外部是我们自己设计好的管道，先把流水管道接在叶轮机的管道口上就能按照我们设计的叶轮机向发电机输入一定的功率，使水能的利用系数最高能达到0.593。

（4）我们设计好的发电机装在尺寸已经设计好的管道中，只要把流水管道接在我们的管道口就能使水压升高，从而有更大的压力推动叶轮机高速转动。 五、参考文献

《航空叶片机原理》----胡骏、吴铁鹰、曹人靖 编著 《风力发电组的控制技术》------ 叶杭冶 编著

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《航空燃气涡轮动力装臵》------ 赵廷渝 编著

管道水力发电系统

说明书

作者：王刚稳 刘赛华 李仁龙

李朋

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