Пневмогидравлический агрегат

Полезная модель относится к пневмогидравлическим устройствам и агрегатам и может использоваться в качестве альтернативного и экологически чистого преобразователя низкопотенциальной тепловой энергии водной среды, сбрасываемой с АЭС, ТЭС и с других техногенных источников, в водоемы, а также позволяет использовать энергию Солнца и энергию тепла, запасенную в воде и воздухе в электрическую энергию. Технический результат: устройство позволяет преобразовать энергию сжатого воздуха, утилизировать низкопотенциальную тепловую энергию воды, кинетическую энергию воды и суммировать энергию инерционного эффекта реактивной турбины типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью по мощности посредством объединения кинетической энергии вращения двух видов турбин: пропеллерной и реактивной, сбрасываемую с АЭС в водоемы, не требует высокоуровневого резервуара, при этом снижается температура водной среды, улучшается экология и газовый состав воды за счет насыщения ее кислородом. Повышается КПД выработки электрической энергии. Заявленный технический результат достигается за счет того, что пневмогидравлический агрегат, содержащий соединенный с источником сжатого воздуха цилиндрический корпус с установленной с возможностью вращения на вертикальной оси гидротурбиной, содержит резервуар, уровень границ бака которого выполнен выше уровня коллектора, подающего сбрасываемую воду АЭС, а коллектор через распределительную сеть трубопроводов через направляющий патрубок соединен с цилиндрическим корпусом, содержащим насадок конический, гидротурбину, сепаратор воздуха, соединенный через пневматическую распределительную сеть с компрессором, подающим воздух, отличающийся тем, что гидротурбина выполнена реактивной типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью по мощности, размещенная в кессоне, крышка которого имеет перфорированные отверстия, вал реактивной турбины соединен с одним из входов дифференциального редуктора, а второй вход дифференциального редуктора через кинематическую цепь шестерен соединен с валом пропеллерных турбин, а выход дифференциального редуктора соединен с генератором тока.

Область применения

Полезная модель относится к пневмогидравлическим устройствам и агрегатам и может использоваться в качестве альтернативного и экологически чистого преобразователя низкопотенциальной тепловой энергии водной среды, сбрасываемой с АЭС, ТЭС и с других техногенных источников, в водоемы, а также позволяет использовать энергию Солнца и энергию тепла, запасенную в воде и воздухе в электрическую энергию.

Уровень техники

Известен из теории и практики гидравлический агрегат с осевой пропеллерной гидравлической турбиной, содержащий проточную часть корпуса, с размещенным в ней с возможностью вращения рабочим колесом, соединенным валом с генератором. Данный гидравлический агрегат использует потенциальную энергию воды высокоуровневого резервуара через воздействие ее на лопасти рабочего колеса. Однако в этом гидравлическом агрегате турбина преобразует только механическую энергию воды, и не используется отбор тепловой энергии воды.

Известен из теории и практики также гидравлический агрегат с диагонально-осевой гидравлической турбиной, лопасти рабочего колеса которой расположены под острым углом к вертикальной оси и используют механическую энергию воды высокоуровневого резервуара. В этом гидравлическом агрегате КПД (коэффициент полезного действия) для этой турбины выше, чем в предыдущем варианте, но в данной схеме гидроагрегата не используется тепловая энергия, запасенная в воде. Известен гидроагрегат (см. Щапов Н.М., Турбинное оборудование гидростанций, М., - Л., Госэнергоиздат, 1961, с.281-283, рис.16-24), в котором рабочее колесо приводится во вращательное движение от восходящего потока воды, а направляющий аппарат находится ниже рабочего колеса, отсасывающий направляющий аппарат находится выше рабочего колеса. Конструкция гидроагрегата позволяет наиболее полно использовать энергию воды за счет некоторого увеличения столба воды над рабочим колесом, что повышает КПД гидроагрегата. В данном агрегате повышение эффективности достигается за счет наиболее полного использования напора воды. Но и в этом случае также не

используется тепловая энергия, запасенная в воде. Известна "Энергоизвлекающая пневмогидравлическая турбина" (патент РФ N 2120058), содержащая осевое пропеллерное рабочее колесо, установленное в корпусе, размещенном в емкости с водой или водоеме, соединенное с источником сжатого воздуха. Данное устройство не требует высокоуровневого резервуара и преобразует энергию сжатого воздуха. Но и в этом случае также не полностью используется запасенная в воде тепловая энергия и подъемная сила водо-воздушной смеси, увеличивающейся при вертикальном движении вверх за счет расширения пузырьков воздуха в процессе отбора тепловой энергии из воды и понижения статического давления.

Известна «Пневмогидравлическая турбина» (патент РФ N 2170364) характеризующаяся увеличенным числом рабочих колес, соединенных зубчатой передачей с вертикальным валом вне корпуса турбины.

Пневмогидравлическая турбина содержит цилиндрический корпус, имеющий трубу слива и заполнения, соединенный с источником сжатого воздуха. Выше дна корпуса закреплена турбина с зазором между стенками корпуса. В корпусе турбины на вертикальной оси размещены с возможностью вращения рабочие колеса, соединенные зубчатой передачей с вертикальным валом, размещенным вне корпуса турбины. Вал соединен с генератором. Но, данное устройство требует сложную кинематическую схему объединения турбинных колес, а именно: распределенный редуктор, который размешается в водной среде, требует сложного конструктивного решения, технологических отверстий в корпусе пневмогидравлической турбины, сложной системы обслуживания, снижает надежность устройства, и уменьшает КПД устройства.

Наиболее близким аналогом является Пневмогидравлическое устройство (патент на полезную модель РФ 78530), содержащее соединенный с источником сжатого воздуха цилиндрический корпус с установленной с возможностью вращения на вертикальной оси гидротурбиной, отличающееся тем, что содержит резервуар, уровень границ бака которого выполнен выше уровня коллектора, подающего сбрасываемую воду АЭС, а коллектор через распределительную сеть трубопроводов, через направляющий патрубок соединен с цилиндрическим корпусом, содержащим насадок конический, гидротурбину, сепаратор воздуха, соединенный через пневматическую распределительную сеть с компрессором, подающим воздух, а гидротурбина соединена валом вращения с генератор тока.

Пневмогидравлическое устройство позволяет преобразовать энергию сжатого воздуха,

утилизировать низкопотенциальную энергию воды, кинетическую энергию воды, сбрасываемую с АЭС в водоемы, не требует высокоуровневого резервуара, при этом снижается температура водной среды, улучшается экология и газовый состав воды за счет насыщения ее кислородом. Повышается КПД выработки электрической энергии. Недостатком данного решения является то, что устройство не позволяет суммировать энергию инерционного эффекта турбин, чем не достигает оптимально возможной мощности от использования низкопотенциальной тепловой энергии воды.

Целью полезной модели является создание пневмогидравлического агрегата, преобразующего энергию сжатого воздуха, тепловую энергию водной среды, кинетическую энергию водо-воздушного и водяного потоков и с использованием инерционного эффекта реактивной турбины типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью по мощности посредством применения дифференциала для объединения кинетической энергии вращения двух видов турбин: пропеллерной и реактивной, с одновременным улучшением газового состава воды за счет насыщения ее кислородом атмосферного воздуха и повышение КПД.

Технический результат: без потребности в использовании высокоуровневого резервуара осуществляется отбор низкопотенциальной тепловой энергии воды с созданием направленной подъемной силы водо-воздушной среды, способной осуществлять механическое вращение турбины и генератора электрического тока. Пневмогидравлический агрегат позволяет преобразовать энергию сжатого воздуха, утилизировать низкопотенциальную тепловую энергию воды, кинетическую энергию воды и суммировать энергию инерционного эффекта реактивной турбины типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью по мощности посредством объединения кинетической энергии вращения двух видов турбин: пропеллерной и реактивной, сбрасываемую с АЭС в водоемы, не требует высокоуровневого резервуара, при этом снижается температура водной среды, улучшается экология и газовый состав воды за счет насыщения ее кислородом. Повышается КПД выработки электрической энергии.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показано конструктивная схема пневмогидравлического агрегата, где 1 - Блок коммутации и управления, 2 - Присоединительный коллектор, 3 - Генератор тока, 4 - Гидротурбина, 5 - Колонна утилизации, 6 - Дифференциальный редуктор,

7 и 8 - Шестерни, 9 - Генератор тока, 10 - Дренажно-предохранительный клапан, 11 - Резервуар, 12 - Корпус колоны утилизации, 13 - Соединительный патрубок, 14 - Вал реактивной турбины, 15 - Патрубок резервуара, 16 - Пропеллерная турбина, 17 - Цилиндрический корпус гидротурбины, 18 - Перфорированная крышка кессона, 19 - Кессон, 20 - Реактивная турбина, 21 - Вал дифференциального редуктора, 22 - Сепаратор воздуха, 23 - Насадок конический, 24 - Пневматическая магистраль, 25 - Компрессор, 26 - Цепь генератора тока 3, 27 - Электрический выход устройства, 28 - Цепь входа запуска устройства, 29 - Цепь запуска компрессора, 30 - Цепь генератора тока 9, 31 - Вал пропеллерной турбины.

Осуществление полезной модели

Заявленный технический результат достигается за счет того, что пневмогидравлический агрегат, содержащий соединенный с источником сжатого воздуха цилиндрический корпус с установленной с возможностью вращения на вертикальной оси гидротурбиной, содержит резервуар, уровень границ бака которого выполнен выше уровня коллектора, подающего сбрасываемую воду АЭС, а коллектор через распределительную сеть трубопроводов через направляющий патрубок соединен с цилиндрическим корпусом, содержащим насадок конический, гидротурбину, сепаратор воздуха, соединенный через пневматическую распределительную сеть с компрессором, подающим воздух, отличающийся тем, что гидротурбина выполнена реактивной типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью по мощности, размещенная в кессоне, крышка которого имеет перфорированные отверстия, вал реактивной турбины соединен с одним из входов дифференциального редуктора, а второй вход дифференциального редуктора через кинематическую цепь шестерен соединен с валом пропеллерных турбин, а выход дифференциального редуктора соединен с генератором тока.

Генератор тока подсоединен к блоку коммутации и управления.

Резервуар, уровень границ бака которого делают выше уровня присоединительного коллектора, подающего сбрасываемую воду АЭС, заполняют водой из присоединительного коллектора через вертикальный коллектор, далее через распределительный коллектор, откуда через направляющий патрубок, подают в реактивную гидротурбину типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью по мощности, в кессон через сепаратор поступает из пневматической магистрали воздух, который с помощью компрессора через пневматическую распределительную сеть осуществляют подачу воздуха, воздух, вытесняет воду из кессона частично, выходя через

перфорированные отверстия в крышке и через нижний срез кессона, поступает в цилиндрический корпус пропеллерной гидротурбины, образующий водо-воздушную смесь и далее образованным восходящим водо-воздушным потоком воздействуют на пропеллерную гидротурбину.

Пневмогидравлическое устройство содержит, по крайней мере, присоединительный коллектор для подачи воды, вертикальную часть присоединительного коллектора внутри которой размещена гидравлическая гидротурбина, соединенная валом с генератором тока, электрический выход которого подсоединен к блоку коммутации и управления, вертикальный коллектор соединен с распределительным коллектором, резервуар с патрубком, блок преобразования низкопотенциальной энергии воды, состоящий из корпуса, внутри которого размещен корпус пропеллерной турбины, кессон с перфорированной крышкой, внутри которого размещена реактивная турбина типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью по мощности, насадок для подачи воды в реактивную турбину, сепаратор воздуха, подсоединенный к пневматической распределительной сети, патрубок, соединительный патрубок, дренажно-предохранительный клапан, генератор тока, цепь подключения которого соединена с блоком коммутации и управления, к которому подключены все цепи генераторов блока преобразования низкопотенциальной энергии водной среды, выход блока коммутации и управления подсоединен к нагрузке потребителей электрического тока, также к блоку коммутации и управления присоединен вход от внешней электрической сети для пуска пневмогидравлического устройства и цепь запуска компрессора, выход которого соединен с пневматической распределительной сетью.

При запуске пневмогидравлического устройства запускается компрессор, в кессон и цилиндрический корпус пропеллерных турбин через нижний срез и перфорированную крышку кессона подается воздух, а через насадок поступает вода из распределительного коллектора под напором Н/2 в реактивную турбину типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью по мощности. Возникающий восходящий водо-воздушный поток в цилиндрическом корпусе, приводит к снижению в нем гидравлического давления, что приводит к созданию восходящего водо-воздушного потока, вращению пропеллерной гидротурбины и соответственно вращению шестерен кинематической цепи присоединенной к одному из входов дифференциального редуктора. Вращение реактивной турбины типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью по мощности осуществляется в воздушной среде в корпусе кессона, механическая энергия реактивной турбины передается на второй вход

дифференциального редуктора, выход которого соединен с генератором тока. При этом воздушные пузыри отбирают от воды низкопотенциальную тепловую энергию, увеличиваются в объеме и обеспечивают охлаждения водной среды. При этом реактивная турбина типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью утилизирует кинетическую энергию воды, поступающей из насадка, посредством создания и накопления механической энергии за счет инерционного эффекта и положительной обратной связи по мощности, а также эффекта подсасывания в режиме центробежного насоса для гидротурбины в вертикальной части присоединительного коллектора. Сложение скоростей вращения и мощностей пропеллерной турбины и реактивной турбины позволяет более полно утилизировать кинетическую, низкопотенциальную тепловую энергию водной среды, а также использовать накопление инерционной энергии вращения реактивной турбины типа Сегнерова колеса с положительной обратной связи для создания подсасывающего режима центробежного насоса для гидротурбины в вертикальной части присоединительного коллектора. Таким образом, за счет преобразования энергии сжатого воздуха, пропускаемого через водную среду, осуществляется отбор низкопотенциальной тепловой энергии воды, создается направленная подъемная сила водо-воздушной среды, а в цилиндрических корпусах движение водо-воздушной среды преобразуется в механическое вращение турбины и генератора электрического тока.

Кроме того, реактивная турбина типа Сегнерова колеса обеспечивает увеличение подсасывающего эффекта для работы гидротурбины в вертикальной части присоединительного коллектора, получение и накопления механической энергии инерционного вращения за счет положительной обратной связи по мощности, при этом скорости вращения и механическая энергия пропеллерной и реактивной турбины складываются на дифференциальной редукторе.

В предложенном пневмогидравлическом агрегате, в блоке преобразования низкопотенциальной тепловой энергии в цилиндрическом корпусе пропеллерной гидротурбины восходящий водо-воздушный поток, действующий на гидротурбину, создается в результате замещения и перетока вытесненной воды, охлажденным в теплоизолированной расширительной системе компрессора, расширяющимся объемом воздуха, а также замешается водной средой поступающая из направляющего патрубка конического насадка поступает в реактивную турбину типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью и вытекающего из-под среза кессона в резервуар пневмогидравлического агрегата.

Изменение объема воздуха - увеличение объема пузырей воздуха - происходит в результате его нагрева (отбора тепла из водной среды) и снижения гидравлического давления по мере всплытия пузырей воздуха.

Возникающий восходящий поток водо-воздушной смеси преобразуется гидротурбиной в механическую энергию и, генератором тока механическая энергия вращения преобразуется в электрическую энергию. При этом, теплота отбираемая воздухом из водной среды, создает восходящий водо-воздушный поток с кинетической энергией в количестве большей, чем затрачено энергии на сжатие воздуха в компрессоре (изотермный КПД компрессора не превышает 0,6).

Компенсация объема воды, вытесняемая поступающим и расширяющимся воздухом в цилиндрический корпус пропеллерной гидротурбины, заменяется равным количеством воды, поступающей из направляющего патрубка распределительного коллектора через конический насадок в реактивную турбину типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью, размещенного в кессоне

При этом, кинетическая энергия движение воды в цилиндрическом корпусе пропеллерной гидротурбины преобразуется в механическую, а механическая энергия вращения реактивной турбины типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью, размещенного в кессоне складывается с механической энергией пропеллерной турбины в дифференциальном редукторе и преобразуется генератором тока в электрическую. При этом, через направляющий патрубок распределительного коллектора происходит компенсация вытекающей воды из блоков преобразования в резервуар. Охлажденная вода из резервуара вытекает через патрубок резервуара в естественный водоем или используется в качестве охлаждающей жидкости для АЭС

В силу того, что скорость подъема водо-воздушной смеси в корпусе турбины конечна и определяется вязкостью водо-воздушной смеси и обменными процессами, то существует и ограничение на скорость движения водо-воздушной смеси в корпусе пропеллерной турбины, то есть существуют определенные ограничения на массогабаритные параметры агрегата. Для преодоления ограничений с целью уменьшения массогабаритных размеров агрегата, с одновременным увеличение его мощности, предложено ввести дополнительно кессон с размещенной в нем реактивной турбиной типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью по мощности, что существенно увеличивает, как скорость обменных процессов, также увеличивает скорость вращения генератора тока и мощность устройства.

Через присоединительный коллектор и вертикальный коллектор перетекает водяной

поток равный расходу воды в блоках преобразования.

Следует отметить, что для АЭС объем расхода охлаждающей жидкости составляет порядка 50 куб. метров на 1000 МВт произведенной энергии.

Оценка электрической мощности потока воды сбрасываемой с АЭС и перетекающий через вертикальный коллектор, распределительный коллектор, направляющие патрубки распределительного коллектора цилиндрические корпуса гидротурбин могут определяться из условия, что

Q=Vk, где Vk - объем воздуха после всплытия, который равен

V_к=V_н (1+t₁-t₂/273)·P,

где Vн - производительность источника сжатого воздуха на выходе из расширительной системы, м3/с; t1 - температура воды, оС; t2 - температура воздуха оС, с учетом понижения температуры при падении давления в расширительной системе (около 24оС на 1 атм.), что позволяет строить электростанции на водоемах с малой глубиной без высокоуровневого резервуара (водохранилища) и эффективно осуществляя отбор тепловой энергии от водной среды; Р - коэффициент давления - (Нм:10 м=1). Скорость движения воды по вертикальному коллектору определяется по известной формуле гидравлики (Кудинов В.А., Карташов Э.М., Гидравлика, - М, Высш. Шк., 2006, 175 с.; ил., с.164-167).

где H1 - высота напора воды в блоке преобразования низкопотенциальной энергии воды, Н2 - высота напора воды поступающей из АЭС в присоединительный коллектор.

На фиг.1 приведена схема пневмогидравлического устройства, предназначенного для преобразования энергии сжатого воздуха, утилизации низкопотенциальной энергии воды, сбрасываемой с АЭС в водоемы, не требующей высокоуровневого резервуара, снижающего температуру водной среды, улучшающий экологию и газовый состав воды за счет насыщения ее кислородом, а также позволяющий использовать тепловую энергию

Солнца и энергию тепла, запасенную в воде и воздухе. Пневмогидравлический агрегат содержит: блок коммутации и управления 1, подключенный к внешней электрической энергосети 28 для первичного запуска компрессора 25, цепи запуска компрессора 29, соединяющей компрессор 16 и блок коммутации и управления 1, цепи электрического выхода 28 генератора тока 3, цепей электрического выхода 26, 30, генераторов тока колонны утилизации 5

присоединительный коллектор 2, гидротурбину 4, соединенную валом с генератором тока 3, генератор тока 9, подсоединенного валом 21 к выходу дифференциального редуктора 6, один из входов которого соединен через кинематическую цепь шестерен 7 и 8 с валом 31 пропеллерных турбин 16, второй вход дифференциального редуктора 6 соединен с валом 14 реактивной турбине 20, размещенной в кессоне 19 с перфорированной крышкой 18, колонны утилизации 5, дренажно-предохранительный клапан 10, патрубок 15 резервуара 11, соединительный патрубок 13 корпуса колоны утилизации 12, пневматическая магистраль 24, цилиндрический корпус гидротурбины 17, сепаратор воздуха 22, насадок конический 23.

При работе пневмогидравлического агрегата с выхода расширителя сжатого воздуха компрессора 25 поступает в пневматическую магистраль 24 и далее в сепаратор воздуха 22, где происходит дробление воздуха на большее количество воздушных пузырей, наиболее полно отбирает теплоту от воды, запасенную при технологическом процессе в АЭС или другом источнике низкопотенциальной энергии воды, отобранную системой охлаждения при сжатии воздуха или других источников горячей воды, например, поступающей через присоединительный коллектор 2 к системе сброса теплой воды с АЭС, при этом водная масса, поступающая на гидротурбину 4 через вал, соединяющий ее с генератором тока 3 передает ему механическую энергию вращения, а генератор 3 вырабатывает электрический ток передаваемый по цепи 26 на блок коммутации и управления 1. По цепи 30 соответственно от генератора 9 колонны утилизации 5 в блок коммутации и управления 1 поступает электрическая энергия.

Резервуар 11, уровень границ бака которого делают выше уровня присоединительного коллектора 2, заполняют водой из присоединительного коллектора 2 далее через конический насадок 23 водная среда под напором Н/2 поступает в реактивную турбину 20, размещенную в кессоне 19, при подачи воздуха в сепаратор 22 в кессоне образуется воздушная полость, часть воздуха пропускается перфорированной крышкой 18 кессона, а часть воздуха выделяется через нижний срез кессона 19, механическая энергия вращения реактивной турбины 20 через вал 14 передается на второй вход дифференциального редуктора 6, водо-воздушная смесь поступает в цилиндрический корпус гидротурбины 17, водо-воздушный поток отбирает низкопотенциальную энергию водо-воздушной среды, увеличивает объем пузырьков и усиливает подъемную силу воздействующую на пропеллерные турбины 16, механическая энергия вращения пропеллерных турбин 16 через кинематическую цепь шестерен 7 и 8 передается на другой вход дифференциального редуктора 6, выход которого соединен с генератором тока 9.

На примере колонны утилизации 5, обладающей возможностью последующего объединения с помощью соединительных патрубков 13 в линейку ряда колонн утилизации 5, при этом осуществлять подачу сбрасываемой с АЭС или ТЭС водной среды через присоединительный коллектор 2 и насадки конические 23, а также организуя подачу воздуха с из компрессора 25 через пневматическую магистраль 24 на сепаратор воздуха 22 осуществляется масштабируемость пневмогидравлического агрегата. Анализ показывает, что трехкаскадный вариант построения пневмогидравлического агрегата наиболее приемлем, так как обеспечивает более равномерный отбор низкопотенциальной тепловой энергии воды, хорошие эксплуатационные характеристики и большую скорость охлаждения.

Следует заметить, что сброс воды с АЭС осуществляется под напором, так как это требует достаточно мощные циркуляционные насосы. Энергия напора сбрасываемых вод с АЭС утилизируется в вертикальном коллекторе. А низкопотенциальная энергия водной среды утилизируется в блоках преобразования и реактивной турбиной типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью по мощности.

Такое техническое решение обеспечивает дополнительные энергетические возможности по утилизации и рекуперации энергии водной среды сбрасываемой с АЭС по сравнению с прототипом.

Таким образом, в заявляемом техническом решении «пневмогидравлическое устройство» при фиксированных затратах на создание подъемной силы водо-воздушной смеси по сравнению с прототипом, обладает техническими возможностями по крайней мере увеличить практически в несколько раз производство электрической энергии.

Принимая за основу типовую методику оценки энергетических возможностей гидроагрегатов, оценим получаемый энергетический результат на прототипе.

Для варианта колонны утилизации 5 сила, действующая на пропеллерную турбину снизу, равна силе притяжения единицы массы воды и равна силе выталкивания единицы объема подведенного воздуха.

Следует заметить, что для реактивной турбины типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью по мощности для окружной скорости имеет место, следующее соотношение.

V=2×3, 14×R×n, где R - радиус реактивной турбины, n - число оборотов в секунду.

Н - напор воды действующей на срезе сопла реактивной турбины, равен

H=V×V/2×g. где g=9,81 (м/сек)/сек

N - мощность реактивной турбины определяется по типовой формуле для гидротурбин:

N=9,8·Q·H·,

Проведем оценку мощности предлагаемого технического решения с учетом следующих параметров.

R - 1 м, N - 15 об/сек (900 об/мин), Q=0,2 куб. м, - КПД, коэффициент полезного действия для реактивной турбины, принимаемый равным 0,25.

С учетом исходных данных получаем оценку мощности реактивной турбины типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью по мощности с учетом характеристик прототипа равную.

V=2×3,14×1×15=94,2 м/сек,

Н=94,2×94,2/2×9,81=452 м,

Q=0,2 куб. м×452 м×9,81 (м/сек)\сек×0,25×1000 кг/куб, м.=220 кВт

Расчет мощности для пропеллерной турбины ведется по формуле расчета мощности гидравлической турбины, когда в весовом эквиваленте при плотности воды 1000 кг/м3 и силе плавучести 1 м3=1000 кгс 9,81×Q- сила, приложенная в течение секунды.

Мощность определяется по формуле:

N=9,8·Q·H·,

где 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения; Q- расход воды, м3/с; Н - напор, м; - КПД, коэффициент полезного действия; N - мощность в кВт.

Легко видеть, что оценка энергетической мощности, получаемой на гидротурбине 4, заявляемого пневмогидравлического агрегата так же может быть оценена по приведенной формуле и равна сумме получаемой электрической энергии на всех пропеллерных турбинах в колоннах утилизации.

Следует отметить, что потери обусловленные изменением кинетического момента движущейся водной среды из присоединительного и коллектора 2 зависит от подсасывающего эффекта реактивной турбины 20 и диаметра и длины конического насадка.

В нашем случае при размерах превышающих десятки сантиметров, например, 100 см, потерями можно пренебречь (Кудинов В.А., Карташов Э.М., Гидравлика, - М, Высш. Шк., 2006, 175 с.; ил., с.164-167).

Технико-экономический эффект заявляемого технического решения пневмогидравлическое устройство также очевиден, при стоимости компрессорной установки равной стоимости компрессора прототипа производится электрической

энергии в шесть раз больше по сравнению с прототипом.

Характеристика компрессора.

Источник сжатого воздуха - компрессор поршневой ВП2-10/9.

Стоимость - 20000 У.Е.

Производительность - 0,167 м3/с.

Конечное давление, МПа - 0,9 (9 Атмосфер).

Мощность на валу компрессора - 56,5 КВт.

Стоимость гидроагрегата пропеллерного типа 350 У.Е. за 1 кВт электрической мощности.

Стоимость гидроагрегата мощностью 50 кВт соответственно составит 17500 У.Е.

Стоимость конструктивных элементов крепления и резервуара - 5500 У.Е.

Оценка стоимости прототипа.

20000+17500+5500=43000 У.Е.

Производимая электрическая энергия - 50 кВт.

Удельная стоимость прототипа на 1 кВт - 43000/50=860 У.Е.

Оценка стоимости заявляемого пневмогидравлического агрегата с учетом применения реактивной гидротурбины типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью по мощности, размещенного в кессоне 19, при его стоимости равном стоимости гидроагрегата пропеллерного типа соответственно будет равна:

20000+17500+17500+5500=60500 У.Е.

Производимая электрическая энергия на заявляемом пневмогидравлическом агрегате равна сумме произведенной гидроагрегатом на турбине 4 в вертикальном коллекторе присоединительного коллектора 2, вырабатываемой на пропеллерной турбине 16, и энергии полученной на реактивной турбине 20, что в сумме равна (50+50+220)=320 кВт.

Удельная стоимость заявляемого пневмогидравлического агрегата на 1 кВт - 60500/300=202 У.Е.

Полученный результат технико-экономической оценки выгодно отличает предложенный вариант по сравнению с прототипом.

1. Пневмогидравлический агрегат, содержащий соединенный с источником сжатого воздуха цилиндрический корпус с установленной с возможностью вращения на вертикальной оси гидротурбиной, резервуар, уровень границ бака которого выполнен выше уровня коллектора, подающего сбрасываемую воду АЭС, а коллектор через распределительную сеть трубопроводов через направляющий патрубок соединен с цилиндрическим корпусом, содержащим насадок конический, гидротурбину, сепаратор воздуха, соединенный через пневматическую распределительную сеть с компрессором, подающим воздух, отличающийся тем, что гидротурбина выполнена реактивной типа Сегнерова колеса с положительной обратной связью по мощности, размещенной в кессоне, крышка которого имеет перфорированные отверстия, вал реактивной турбины соединен с одним из входов дифференциального редуктора, а второй вход дифференциального редуктора через кинематическую цепь шестерен соединен с валом пропеллерных турбин, а выход дифференциального редуктора соединен с генератором тока.

2. Пневмогидравлический агрегат по п.1 отличающийся тем, что генератор тока подсоединен к блоку коммутации и управления.