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改变人类进程的发明将在中国《重力势能与浮力能发电的综合应用》

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-10-03   来源:风电叶片   作者:风电叶片   浏览次数:103
核心提示:浅谈重力势能与浮力能发电的综合应用文章较长请耐心看完才有收获,求有识之士、求懂它的人。一直以来,人们都在探索研究重力势能和浮力能发电的课题。但到目前为止,除利用水的重力势能发电是成熟技术外。其他基本没有什么大的突破。本人经过40多年对重力势能和浮力能不懈探索。于五年前的一天,突然有了新的想法。利用重力势能和浮力能二者结合,以释放仓作为二者过度的装置来解决问题。本人于2019年5月向国家知识产权局申请专利权,申请号为201910444660.1,并且申请了公布号CN110608141A,申请公布日2019.

   

浅谈重力势能与浮力能发电的综合应用文章较长请耐心看完才有收获,求有识之士、求懂它的人。
一直以来,人们都在探索研究重力势能和浮力能发电的课题。
但到目前为止,除利用水的重力势能发电是成熟技术外。
其他基本没有什么大的突破。
本人经过40多年对重力势能和浮力能不懈探索。
于五年前的一天,突然有了新的想法。
利用重力势能和浮力能二者结合,以释放仓作为二者过度的装置来解决问题。
本人于2019年5月向国家知识产权局申请专利权,申请号为201910444660.1,并且申请了公布号CN110608141A,申请公布日2019.12.24,但至今专利未得到答复。
为了能尽早的让社会关注。
现把它展现出来,希望得到广泛的关注。
如果该作品有价值,希望能早日实用化。
重力势能和浮力能是完全不同的能源,经过多年对重力势能和浮力能的探索、研究发现,单独的重力势能做功后想要回到起点位置很难,同样,浮力能亦是如此。
突然间想到利用重力势能和浮力能相结合的方法来解决该问题。
利用水的浮力结合井筒就可以达到此目的。
只要把重力势能的起点高度设置在基本与水面等高的位置上见下面示意图,只要水不流入井筒就行。
然后利用井筒的深度【也就是井筒从水面插入水体的深度】来实现重力势能和浮力能做功的高度。
待重力势能做功转换电能到达井筒底部后,利用释放仓把【浮筒:充当重力势能的重物和浮力能的浮筒双重角色】过度到浮力能一侧。
过度的过程:打开释放仓仓门,让充当重力势能做功的重物【浮筒】进入释放仓,然后关闭仓门,打开释放仓底部注水阀注水。
同时打开释放仓顶门把浮筒释放出仓,出仓后的浮筒挂在链条上在浮力的作用下向上浮,这时也是浮力能做功的起点位置。
在此过程中除克服浮筒自身的重量所消耗的浮力外,剩余的浮力又可转换成电能,直至浮出水面。
当浮筒浮出水面后,也就是重力势能的起点高度。
再次进入井筒充当重力势能做功的重物。
就这样周而复始的运行下去,产生源源不断的电能。
只要重力不消失,水不消失,人类就能够获得真正意义上的取之不尽用之不竭的清洁能源。
在此说明一下,文章配有一张简单的图片,由于个人的制图水平有限,图片只反映了井筒、释放仓及浮筒的运行方向,只能尽量用文字表达我的想法,望理解。
系统的主要特点就是重力势能与浮力能的综合应用,系统主体是安装设置在平静的水里。
比如大洋、大海、湖泊、人工水体等等。
系统的关键所在是重力势能和浮力能做功的高度,而高度是利用井筒的深度来实现的,只要在技术条件和水文条件允许的情况下,井筒深度越深越有利。
它不像水力发电那样需要有足够大的水流量和足够高的高差才能发电。
由于能力有限,在此,只能用大概的计算来说明它是一个实用的系统。
如果该系统能得到发展应用的话,还需要很多非常专业的人士对系统的每一个环节进行精准的设计与计算。
在这里提出该系统,旨在抛砖引玉。
下面用纯理论的一个假例来说明它的实用性。
用数字直观一些,易理解。
例:不考虑摩擦以及其它因素的情况下纯理论说明。
重力势能转换为电能E1=m1gH,浮力能转换电能为E2=(V1 p水-m1)gH,总电能为E0=E1+E2,式中m1为浮筒的质量,V1为浮筒的体积,H为浮筒上升或下降做功的高,P水为水的密度,取1000kg/立方米。
假设的一组数据为:浮筒的体积V1=100立方米,浮筒重50吨。
释放仓空间为102立方米,井筒深度为100米【也就是做功的高度】,浮筒的上、下运行速度为每秒5米匀速;注:浮筒体积用100立方米是为了在一个循环内增加产电量而考虑的。
重力势能是以50吨的重物做功的,而浮力能側是以100吨的浮力做功的。
依题意;重力势能E1=mgH=50吨×1000Kg×9.8N/㎏×井筒深度100米=49000000J÷3600000≈13.8千瓦。
如果重物以每秒5米匀速向下运行,可以带动约小于2500个千瓦的发电机正常运行。
井筒为100米的深度,浮筒从顶部到底部用时为100米÷5米=20秒,也就是在20秒的时间内可转换电能为E1=2500千瓦÷3600秒×20秒≈13.8千瓦电能。
浮力能:E2=【100立方米×1000kg/立方米-(克服浮筒重50吨消耗的浮力×1000㎏)】9.8N/㎏×向上浮的路程100米=49000000J÷3600000≈13.8千瓦。
如果浮筒以每秒5米匀速向上浮动同样可以带动约小于2500个千瓦的发电机正常运行。
做功高度同样是100米,浮筒从底部到顶部【水面】用时为100米÷5米=20秒,在20秒的时间内可转换电能为E2=2500千瓦÷3600秒×20秒≈13.8千瓦。
上面重力势能和浮力能两项总电能E0=E1+E2≈13.8度+13.8度≈27.6千瓦。
电能消耗;释放仓排水耗能为:因井筒深度为100m,其100米水深处的压强为,根据液体压强P=pgh=1×1000kg/立方米×9.8N/kg×100m=980000pa=0.98兆帕。
选用大于0.98兆帕的排气压力为1.05兆帕的设备作为计算依据,选了3台,SA440A/w型空气压缩机,其电机功率为440kw,3台电机的总功率为1320千瓦,单台排气量为每分钟68立方米×3台=204立方米/每分钟,排气压力为1.05兆帕,大于100米水深的压强0.98兆帕。
排出释放仓内水需要的时间为102立方米÷204立方米/每分钟=30秒,消耗电能为1320kw÷3600秒×30秒≈11千瓦。
其他辅助电耗;1,释放仓打开和关闭大门用电,2,释放仓顶门打开和关闭用电3,底部注水阀门打开和关闭用电。
4,其他控制器用电就更小了三项共用1台10千瓦电机做动力,电耗为10÷3600秒×30秒≈0.1度电。
控制器用电就更小了,基本上可以不计。
从电能的产出到耗电比看,产出的电是27.6千瓦,消耗的电11千瓦。
电能的产出远大于所消耗。
重力势能和浮力能的任何一方产出电能都大于消耗电能。
如果按30秒钟产出电度27.6千瓦,减去耗电11千瓦等于16.6千瓦计算。
每小时能产生纯电能1小时×60分钟×60÷30秒×16.6=1992千瓦,每日产出1920×24=47800千瓦。
这电能的产出已经不可小觑了。
还只是50吨级的,假如是百吨级、千吨级,又如果深度增加到几百米呢,其产电量可想而知。
而且在同级别的基础上还有很多提高产电量的方法,比如把浮筒制作成可变量浮筒,缩短释放仓排水时间等等,从而提高到小时产电量的峰值。
而且地球上水体面积,占地球总体面积的百分之60多。
这硕大的水体面积,可安装的台数是无法估量是无限的。
其次,该系统与其他电能系统相比:从目前获得电力的几种主要手段来看,都有很大的弊病。
最为成熟的水利发电系统虽然很清洁很环保,但是区域局限性很强,而且资源有限。
必须辅以庞大的输电工程才能实现,而且投资大,工期长、占地面积也非常大。
近些年来水土流失严重,有很多支流水量锐减甚至断流,导致很多中小型水电站发电量不足甚至无法继续发电。
只有大江大河还能暂时满足需求。
火电更不可取,燃烧不可再生的能源转换为电能,那是得不偿失顾此失彼的行为,而且是一大污染源。
其他的比如风力发电、太阳能发电,虽然清洁环保,但是都是被动的、受气候条件所左右的能源,只能作为补充能源,而且占地面积也非常大。
核电站核能虽大,但是核电站技术复杂,工期长、费用大、危害性特别大,占地面积也不小。
核废料处理非常困难,保存核废料更困难,特别是大量的核废水需要很多密闭的大容器保存,还需要经过漫长的核蜕变达标后才能排放。
一旦核泄漏将是灾难性的,不管人们把它做得多么坚固,如遇到自然灾害、恐怖袭击或者战争等,都无法保证万无一失,例如日本福岛地震引发的核泄漏事件。
近期,日本想把巨大量的核污水排入大海,大自然会被破坏,人类会被伤害。
本系统基本上没有上述的弊端,而且不占用宝贵有限的陆地面积,可以在任何需要的地方建设,即便是内陆地区也可造人工水体建设发电。
重力势能与浮力能的剖面示意图本人在此用文字和图片相结合的方法来描述其系统的构成系统的构成及功能情况:该系统主要由井筒部分、释放仓部分、浮力系统部分、浮筒系统部分、平台以上部分、空气压缩部分构成。
1、井筒部分包括井筒、电梯、底部链轮、链条、两根主管道。
①井筒:用于把所有设备与水隔开也就是重力势能发电的主要通道;②电梯:人员和物资的上下通道;③底部链轮:【根据情况而定】1-2个;④链条:1-2条,用于连接底部链轮和平台转轴上链轮的构件;⑤主管道:2根,1根用于排气,另1根用于输送高压空气至释放仓排水、其他管线等。
2、释放仓:1个,它是连接井筒和水体的装置,是重力势能和浮力能的过度设备,由1个仓室1个顶仓门、1个底部注排水阀门和1道连接井筒的主大门。
3、浮力系统:包括底部链轮(根据情况而定)1-2个、链条1-2条,用于连接底部链轮和平台转轴上链轮的构件。
4、浮筒系统:包括浮筒1个及浮筒上的附件【它是整个系统中的主要构件之一,它充当重力势能的重物又充当浮力能的浮筒双重任务】。
5、平台以上部分:包括转轴1根;飞轮1个用于稳定转述;链轮1-2个,它是套在转轴上的,用链条和下面的链轮连接起来,重物挂在链条上,当重物向下运动时带动转轴旋转发电,浮力能一侧也是一样,只是浮力能是向上,而重力能是向下;发电机1-2台;以及其他辅助设备、设施。
6、空气压缩部分:包括空气压缩机、储气罐、管线部分和控制部分。
工作原理:把浮筒挂在井筒内的链条上,这时浮筒的最底部位置与水面基本等高,浮筒向下运动带动轮轴旋转做功发电,到井筒底部完成重力势能做功发电。
同时浮筒与链条分离,打开释放仓仓门,让浮筒进入释放仓后关闭释放仓仓门,打开底部注水阀门注水,打开释放仓顶仓门使浮筒出仓,出仓的浮筒挂钩挂在链条上向上浮动,带动轮轴旋转做功发电,至水面完成浮力能做功发电。
当浮筒完成浮力能做功发电后,再次进入井筒循环运行,从而得到源源不断的能源。
注:1、当浮筒出仓后迅速关闭释放仓顶仓门,这时底部阀门保持开启,待水排出仓后关闭注排水阀门,待下次使用。
2、浮筒出水后靠惯性达到所需的高度。
云南省昭通市昭阳区作者:秦明才

 
关键词: 风电招聘 节能风电
 
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